張衡

博通經籍

張衡的家族世代為當?shù)氐拇笮?。他的祖父張堪，自小志高力行，被人稱為圣童，曾把家傳余財數(shù)百萬讓給他的侄子。光武帝劉秀登基后張堪被任命為蜀郡太守，隨大司馬吳漢討伐割據(jù)益州的公孫述，立有大功。其后又領兵抗擊匈奴有功，被拜為漁陽太守。曾以數(shù)千騎兵擊破匈奴來犯的一萬騎兵。此后在他的任期內匈奴再也沒有敢來侵擾。他又教人民耕種，開稻田八千頃，人民由此致富。所以，有民謠歌頌他說：“張君為政，樂不可支?！睆埧盀楣偾辶?。伐蜀時他是首先攻入成都的，但他對公孫述留下的堆積如山的珍寶毫無所取。蜀郡號稱天府，但張堪在奉調離蜀郡太守任時乘的是一輛破車，攜帶的只有一卷布被囊。

張衡像他的祖父一樣，自小刻苦向學，少年時便會做文章。16歲以后曾離開家鄉(xiāng)到外地游學。他先到了當時的學術文化中心三輔（今陜西省西安市一帶）地區(qū)。這一地區(qū)壯麗的山河和宏偉的秦漢古都遺址給他提供了豐富的文學創(chuàng)作素材。以后又到了東漢都城洛陽。在那兒，他進過當時的最高學府太學，結識了后來著名的學者崔瑗，與他結為摯友。張衡興趣廣泛，自學《五經》，貫通了六藝的道理，而且還喜歡研究算學、天文、地理和機械制造等。但在青年時期，他的志趣大半還在詩歌、辭賦、散文上，盡管他才高于世，卻沒有驕傲之情。平常從容淡泊，不喜歡與俗人相交。

步入仕途

漢和帝永元（89年—105年）年間，張衡被推舉為孝廉，但他沒有接受，公府幾次征召也不到。當時，國家太平日久，自王侯以下，沒有不奢侈過度的。張衡于是仿照班固的《兩都賦》，殫精竭思十年，才作成《二京賦》，用以諷諫朝廷。大將軍鄧騭欣賞張衡的才華，多次征召他，張衡都不應命。 

公元100年（永元十二年），張衡應南陽太守鮑德之請，作了他的主簿，掌管文書工作。八年后，鮑德調任京師，張衡即辭官居家。

職掌太史

張衡擅長機械，特別用心于天文、陰陽、歷算。平常喜愛揚雄的《太玄經》，對崔瑗說：“我看《太玄》，才知道子云（揚雄字）妙極道數(shù)，可與《五經》相比，不僅僅是傳記一類，使人論辯陰陽之事，漢朝得天下二百年來的書啊。再二百年，《太玄經》就會衰微嗎？因為作者的命運必顯一世，這是當然之符驗。漢朝四百年之際，《玄》學還要興起來的呢。”漢安帝早就聽說張衡善術學，公元111年（永初五年），張衡被朝廷公車特征進京，被拜為郎中，再升任太史令。于是研究陰陽，精通天文歷法，制作渾天儀，著有《靈憲》、《算罔論》，寫得較為詳細明白。雖然在漢順帝即位初年再調動它職，但后來又任太史令，張衡任此職前后達14年之久。他許多重大的科學研究工作都是在這一階段里完成的。

張衡不慕當世的功名富貴，擔任官職，往往多年都不得遷升。自從離開史官的職務五年后，又回到原職。于是設客問體，作《應問》來表明自己的心跡。當時，政事漸衰，宦官干政。張衡于是上疏陳事，勸諫順帝。

外出國相

公元133年（陽嘉二年），張衡升任侍中，順帝任用他在自己身邊對國家的政事提出意見。順帝曾詢問張衡天下所痛恨的人?；鹿賯兒ε滤f自己的壞話，都用眼睛瞪著他，張衡便用一些不易捉摸的話回答后出來了。但宦官還是擔心張衡以后會成為他們的禍害，于是群起毀謗張衡。張衡常想著如何立身行事。認為吉兇禍福，幽暗深微，不易明白，于是作《思玄賦》，以表達和寄托自己的情志。

公元136年（永和元年），張衡被外調任河間王劉政的國相。劉政驕奢淫逸，不遵法紀；又有不少豪強之徒，糾集在一起做亂。張衡到任后，嚴整法紀，打擊豪強，暗中探得奸黨名姓，一時收捕，上下肅然，他為政以清廉著稱。任職三年后，張衡上書請求辭職歸家，被征召拜為尚書。

六旬而逝

公元139年（永和四年），張衡逝世，享年六十二歲。

公元1109年（宋徽宗大觀三年），張衡因算學方面的成就被北宋追封為西鄂伯。

后世稱張衡為“木圣”（科圣）。為了紀念張衡的功績，聯(lián)合國天文組織于1970年將月球背面的一個環(huán)形山命名為“張衡環(huán)形山”，又于1977年將小行星1802命名為“張衡星”，2003年，國際小行星中心為紀念張衡及其誕生地河南南陽，將小行星9092命名為“南陽星”。

發(fā)明

1.地動儀

公元132年（陽嘉元年），張衡在太史令任上發(fā)明了最早的地動儀，稱為候風地動儀。據(jù)《后漢書·張衡傳》記載：地動儀用精銅鑄成，圓徑八尺，頂蓋突起，形如酒樽，用篆文山龜鳥獸的形象裝飾。中有大柱，傍行八道，安關閉發(fā)動之機。它有八個方位，每個方位上均有一條口含銅珠的龍，在每條龍的下方都有一只蟾蜍與其對應。任何一方如有地震發(fā)生，該方向龍口所含銅珠即落人蟾蜍口中，由此便可測出發(fā)生地震的方向。經過試驗，與所設制，符合如神，自從有書籍記載以來，是沒有過的。曾經一龍機發(fā)，地不覺動，雒陽的學者都責怪不足信，幾天之后，送信人來了，果然在隴西地發(fā)生地震，眾人于是都服其神妙。自此之后，朝廷就令史官記載地動發(fā)生的地方。

關于地動儀的結構，流行的有兩個版本：王振鐸模型，即“都柱”是一個類似倒置酒瓶狀的圓柱體，控制龍口的機關在“都柱”周圍。這一種模型已被基本否定。 另一種模型由地震局馮銳提出，即“都柱”是懸垂擺（見袁宏《后漢紀》），擺下方有一個小球，球位于“米”字形滑道交匯處（即《后漢書·張衡傳》中所說的“關”），地震時，“都柱”撥動小球，小球擊發(fā)控制龍口的機關，使龍口張開。另外，馮銳模型還把蟾蜍由面向樽體改為背向樽體并充當儀器的腳。該模型經模擬測試，結果與歷史記載吻合。

世界上地震頻繁，但真正能用儀器來觀測地震，在國外，是19世紀以后的事。候風地動儀是世界上的地震儀之祖。雖然它的功能尚只限于測知震中的大概方位，但它卻超越了世界科技的發(fā)展約1800年。

2.渾天儀

張衡在西漢耿壽昌發(fā)明的渾天儀的基礎上，根據(jù)自己的渾天說，創(chuàng)制了一個比以前都精確、全面得多的“渾天儀”。 

漏水轉渾天儀是一種水運渾象。用一個直徑四尺多的銅球，球上刻有二十八宿、中外星官以及黃赤道、南北極、二十四節(jié)氣、恒顯圈、恒隱圈等，成一渾象，再用一套轉動機械，把渾象和漏壺結合起來。以漏壺流水控制渾象，使它與天球同步轉動，以顯示星空的周日視運動，如恒星的出沒和中天等。它還有一個附屬機構即瑞輪冥菜，是一種機械日歷，由傳動裝置和渾象相連，從每月初一起，每天生一葉片；月半后每天落一葉片。它所用的兩級漏壺是現(xiàn)今所知最早的關于兩級漏壺的記載。

張衡在創(chuàng)作了渾天儀之后曾寫過一篇文章。此文全文已佚。只是在梁代劉昭注《后漢書·律歷志》時作了大段引述而使之傳世。劉昭注中把這段文字標題為《張衡渾儀》。稱之為“渾儀”可能是劉昭所作的一種簡化。在古代，儀器的定名并不嚴格。雖然后世將“渾儀”一詞規(guī)范為專指觀測儀器，但在隋、唐以前，“渾儀”也可用于表演儀器。

3.瑞輪莢

瑞輪莢是張衡別出心裁創(chuàng)造的自動日歷，它模仿神話中奇樹蓂莢的特征，靠流水作用，從每月初一開始，一天出現(xiàn)一片葉子，到滿月出齊15片，然后每天再收起一片，到月末為止，循環(huán)開合。這個神話曲折地反映了堯帝時天文歷法的進步。張衡的機械裝置就是在這個神話的啟發(fā)下發(fā)明的。聽謂“隨月盈虛，依歷開落”，其作用就相當于現(xiàn)今鐘表中的日期顯示。

4.指南車

張衡制造的指南車利用機械原理和齒輪的傳動作用，由一輛雙輪獨轅車組成。車箱內用一種能自動離合的齒輪系統(tǒng)，車箱外殼上層置一木刻仙人，無論車子朝哪個方向轉動，木人伸出的臂都指向南方。

5.計里鼓車

張衡創(chuàng)造的計里鼓車是用以計算里程的機械。據(jù)《古今注》記載：“記里車，車為二層，皆有木人，行一里下層擊鼓，行十里上層擊鐲”。記里鼓車與指南車制造方法相同，所利用的差速齒輪原理，早于西方1800多年。

6.獨飛木雕

張衡制作獨飛木雕，是模仿鳥類高空翱翔的滑翔翼型設計。

7.地形圖

張衡也研究過地理學，根據(jù)他研究和考察的心得，畫過一幅地形圖。唐張彥遠《歷代名畫記》卷三云：“衡嘗作地形圖，至唐猶存?！?/span>

歷法

張衡曾參加過在漢安帝延光二年（公元123年）的一次歷法大討論，據(jù)《后漢書·律歷志》記載，張衡時任尚書郎。這次大討論的起因是，有人從圖讖和災異等迷信觀念出發(fā)，非難當時行用的較科學的東漢《四分歷》，提出應改用合于圖讖的《甲寅元歷》。又有人從漢武帝“攘夷擴境，享國久長”出發(fā)，認為應該倒退回去采用《太初歷》。張衡和另一位尚書郎周興對上述兩種意見提出了批駁和詰難，使這二宗錯誤意見的提出者或者無言以對，或者所答失誤，從而為阻止歷法倒退做出了貢獻。張衡、周興兩人在討論中還研究了多年的天文觀測記錄，把它們和各種歷法的理論推算進行比較，提出了鑒定，認為《九道法》最精密，建議采用。的確，《九道法》的回歸年長度和朔望月長度數(shù)值比《太初歷》和東漢《四分歷》都精密。

而且《九道法》承認月亮運行的速度是不均勻的，而當時其他的歷法都還只按月亮速度均勻來計算。所以，《九道法》所推算的合朔比當時的其他歷法更符合天文實際。只是如果按照《九道法》推算，將有可能出現(xiàn)連著3個月是30天的大月，或連著兩個29天的小月等的現(xiàn)象。而按千百年來人們所習慣的歷法安排，從來都是大、小月相連，最多過17個月左右有一次兩個大月相連，絕無3個大月相連，更無2個小月相連的現(xiàn)象。所以，《九道法》所帶來的3大月或2小月相連的現(xiàn)象對習慣守舊的人是難以接受的。這樣，張衡、周興建議采用《九道法》本是當時最合理、最進步的，但卻未能在這場大討論中獲得通過。這是中國歷法史上的一個損失。月行不均勻性的被采入歷法又被推遲了半個多世紀，直到劉洪的《乾象歷》中才第一次得以正式采用。

《靈憲》是張衡有關天文學的一篇代表作，全面體現(xiàn)了張衡在天文學上的成就和發(fā)展。原文被《后漢書·天文志》劉昭注所征引而傳世。文中介紹的天文學要點如下：

張衡認為宇宙是無限的，天體的運行是有規(guī)律的；月光是日光的反射，月蝕起因于地遮日光，月繞地行且有升降。他認識到太陽運行（應是地球公轉）的某些規(guī)律，正確解釋了冬季夜長、夏季夜短和春分、秋分晝夜等時的起因。他指出在中原可以見到的星有2500個，與今人所知略近。他經過對某些天體運轉情況的觀測，得出一周天為三百六十五度又四分度之一的結論，與近世所測地球繞日一周歷時365天5小時48分46秒的數(shù)值相差無幾。

文學

張衡是漢賦發(fā)展史具有巨大貢獻，在他作賦的生涯中，較全面地繼承了前代賦家的賦心與表現(xiàn)手法。大賦則遠紹司馬相如《子虛》，近取班固《兩都》而有《二京賦》；騷賦則上追屈原《離騷》、下蹤班固《幽通》作《思玄賦》；七體則步枚乘《七發(fā)》、傅毅《七激》作《七辯》；文賦則依東方朔的《答客難》、班固的《答賓戲》作《應間》。其他還有受揚雄《蜀都賦》啟發(fā)作《南都賦》；效傅毅《舞賦》而再作《舞賦》等。以上所舉，雖皆屬模擬，成就又有高下之分，但也都確實不同程度地顯現(xiàn)出了藝術上的創(chuàng)意。更突出的還在于張衡能融匯貫通，極富創(chuàng)造性地以《歸田賦》，實現(xiàn)了漢賦主體從鋪采摛文、閎衍巨侈、重體物而淹情志，向清新爽麗、短小精練、情境相生的轉變，而掀開了抒情小賦的創(chuàng)作時代，為述志賦注入巨大活力。張衡的大多數(shù)作品都表現(xiàn)出對現(xiàn)實的否定與批評，他探討人生玄妙哲理，也探尋合于自己理想與性格的生活空間。張衡賦的代表作歷來公認為是《二京賦》、《思玄賦》和《歸田賦》。

《文心雕龍》稱“自揚（揚雄）馬（司馬相如）張（張衡）蔡（蔡邕），崇盛麗辭，如宋畫吳冶，刻形鏤法，麗句與深采并流，偶意共逸韻俱發(fā)。”又稱“張衡通贍，蔡邕精雅，文史彬彬，隔世相望。是則竹柏異心而同貞，金玉殊質而皆寶也?！?/span>

張衡曾著有《周官訓詁》，崔瑗認為與其他儒生的說解沒有區(qū)別。他又想繼孔子《易》補正《彖》、《象》的殘缺，始終沒有完成。他所著詩、賦、銘、七言及《靈憲》、《應間》、《七辯》、《巡誥》、《懸圖》（一作《玄圖》）等作品，共三十二篇。

《漢詩》輯錄有其詩歌九篇?！端鍟そ浖尽酚小稄埡饧?4卷，久佚。明人張溥編有《張河間集》，收入《漢魏六朝百三家集》?！度鬂h文》卷52—55輯錄有其詩賦奏疏。 上海古籍出版社出版有今人張震澤注《張衡詩文集校注》。

史學

漢安帝永初（107年—113年）年間，謁者仆射劉珍、校書郎劉騊駼等人在東觀撰集《漢記》，因而考定漢家禮儀，上疏請求讓張衡參加討論，適逢二人逝世，張衡平時嘆息，想完成這件事。等到他任侍中時，上疏請在東觀專門收檢遺文，全力補綴。又條上司馬遷、班固所記與典籍不合的十多件事。還認為王莽本傳，只應記載篡奪皇位而已，至于編年月，記災祥，應改稱為《元后本紀》。認為更始帝居位，人民沒有什么異議。光武帝最初是更始帝的將領，后來才即位，應該把更始年號建在光武之前。上書數(shù)次，都沒被采納。后來的著述，多未詳見于典籍，時人感到遺憾。

劉勰在《文心雕龍》中對此曾評價說：“張衡司史，而惑同遷固，元平二后，欲為立紀，謬亦甚矣。尋子弘雖偽，要當孝惠之嗣；孺子誠微，實繼平帝之體；二子可紀，何有于二后哉？”

思想

東漢讖緯之學風行于世，自東漢建國后，儒生爭學圖緯，更附以妖言。張衡認為圖緯虛妄，不是圣人之法。于是上疏認為“國讖虛妄，非圣人之法。”并認為“此皆欺世罔俗……宜收藏國讖。一禁絕之?！?翦伯贊在《中國史綱要》中稱張衡為“反讖緯的思想家?！?/span>

機械

張衡掌握高明的機械技術，據(jù)傳他當時還制做過兩件神奇的器物。一件是有三個輪子的機械，可以自轉；一件是一只木雕，能在天上飛翔。

關于木雕，《墨子· 魯問》就有記載：“公輸子削竹木以為鵲。成而飛之，三日不下。”《列子·湯問》和《韓非子·外儲說》都記載說，墨子本人也造過能飛的木鳶。這些木鵲或木鳶大概是一種鳥狀的風箏。不可能是其他裝有動力機的、如今日飛機之類的飛行器。因為當時還不可能有連續(xù)運行一日乃至三日之久的動力機。張衡的木雕，大概也是一種風箏。不過，北宋類書《太平御覽·工藝部九》引《文士傳》中一段記載說：“張衡嘗作木鳥，假以羽翮，腹中施機，能飛數(shù)里?！边@里說到“腹中施機”，而且“能飛數(shù)里”，因此，過去有的作者認為是一種飛機類的飛行器。但裝在飛行器上的動力機必須重量足夠輕而馬力足夠大，并且還要求飛行器本身具有一定的適宜起飛上升的形狀等等，這些條件在張衡時代沒有一條是能做得到的。所以，張衡的木雕即使真的“腹中施機”，那么，這種機也不會是動力機，而是一種裝在風箏上用線控制飛行的操縱機構。

關于三個輪子可以自轉的機械，古來就有不同意見。南宋學者王應麟認為是一種記里鼓車。這種車利用一組齒輪系把大車轉動時車軸的運動傳遞到一個木人的手臂上，使它過一里路時敲一下鼓。這個設想看來不大符合“三輪可使自轉”的意思。敲鼓的動作一般是不當作轉動看的。另一種意見則認為是一種指南車。清代王先謙《后漢書集解·張衡傳》中引《宋書 ·禮志》：“指南車，其始周公作，張衡始復創(chuàng)造”（按：這是《宋書·禮志》的摘引，實非原文）。因此，指南車的形象更符合于“自轉”的用詞，因為不管下面輪子怎么轉，車上的人只見到指南車木人的手指在自動地轉向南方。

總之，張衡在機械技術方面非常高明?！短接[· 工藝部九》引晉代葛洪《抱樸子》：“木圣：張衡、馬鈞是也?！备咚茖O的《緯略》也說“張衡、馬忠號‘木圣’?！?/span>

數(shù)學

《后漢書》提到，張衡曾寫過一部《算罔論》。此書遲到唐代已經失傳，以至唐代的章懷太子李賢懷疑張衡沒寫過這部書，而是因為《靈憲》是網(wǎng)絡天地而算之，故稱《靈憲算罔論》。從《九章算術·少廣》章第二十四題的劉徽注文中得知有所謂“張衡算”，因此，張衡寫過一部數(shù)學著作是應該肯定的。從劉徽的這篇注文中可以知道，張衡給立方體定名為質，給球體定名為渾。他研究過球的外切立方體積和內接立方體積，研究過球的體積，其中還定圓周率值為10的開方，這個值比較粗略，但卻是中國第一個理論求得π的值。另外，如果按照錢寶琮對《靈憲》的?？保骸埃ㄈ赵拢┢鋸疆斕熘芷甙偃种?，地廣二百三十二分之一”，則當時π值等于730/232=3.1466，較10的開方有精密了。但錢寶琮所作的?？彼坪跷幢囟挤蠌埡獾脑瓉頂?shù)字。

繪畫

張衡認為畫家喜歡一些非現(xiàn)實的東西，因為可以借此虛構和想象，他在漢順帝陽嘉年間一篇上疏中就說：“譬猶畫工，惡圖犬馬而好作鬼魅，誠以事實難形，而虛偽不窮也?！?張衡的繪畫作品今不存，唐張彥遠《歷代名畫記》稱他”高才過人，性巧，明天象，善畫。“又記有：“張衡作《地形圖》，至唐猶存?！?/span>

《歷代名畫記》記載了一個關于張衡用“足趾畫怪獸”的傳說：張衡聽說建州浦城水中有豕身人首的怪獸，于是前往畫它。但這個怪獸怕人畫它，所以不出來。張衡于是扔掉紙筆，怪獸就出來了，他悄悄地用足趾畫下怪獸的行狀。能用足趾寫生，這雖然是種傳說，但也可見當時張衡的畫名是不低的。