中国古代科学家传记-第14节
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这几段与《浑仪》有关的文字中当代研究家最关心的是葛洪所引的《浑
天仪注》是否是张衡原作的问题。因为这一段文字素来被现代研究家视作
中国古代浑天说的代表作，甚至视其地位犹在《灵宪》之上。过去人们当
然把它看作是张衡的作品。但到70 年代末，有人对此提出了全盘的否定。
认为所有冠以或不冠以张衡之名的《浑仪》、《浑仪注》、《浑仪图注》、
《浑天仪注》等等都是后人的作品。嗣后，又有人对之作了全面的辩驳，
维护了传统的观点。这一段争论前后历时长达12 年。现在看来，全面否定
张衡有《浑天仪》一文传世的论点已基本失败，即至少可以肯定，刘昭所
引的《浑仪》一文是张衡原作。但否定者仍有其历史贡献，他启发人们去
注意古代文献流传中的复杂情况。例如，过去人们并未认识到《浑仪》一
文还有行星和恒星等方面的内容。同时，也仍然还有理由可以怀疑葛洪所
引《浑天仪注》一段是否是张衡原注。因为第一，这一段名之为“注”，
而在古代文献中，加不加“注”字是有本质差别的。不加“注”字的是指
原文，加“注”字的就有注文。既然有不加注字的《浑天仪》，则加“注”
字的《浑天仪注》就不只是《浑天仪》原文，而且还有注文。第二，《浑
天仪注》的思想就其正确面而言，并不超出《灵宪》。如果我们把《灵宪》
中的地着作是浮于水面，孤居天中央，远较天为小的陆地的话，那么这与
《浑天仪注》所说的“地如鸡子中黄，孤居于天内，天大而地小。天表里
有水，天之包地犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮”等这段纲领性
的话并无矛盾。反之，《浑天仪注》中认为“北极。。出地上三十六度”，
这段话当不可能是注重实际观测的张衡的结论。张衡的诞生地南阳，长期
当太史令的地点洛阳，都不会有北极出地三十六度的现象。根据他曾到过
全国很多地方的经历来看，张衡也似乎不应有北极出地为固定值的概念。
这大概也正是他在《灵宪》一文中未提北极出地数值的原因。有鉴于此，
宁可把《浑天仪注》的作者问题作为存疑，而期待今后的研究与发现。
关于历法工作
张衡曾参加过一次东汉王朝的历法大讨论，这件事发生在汉安帝延光
二年（公元123 年）。据《汉书·律历志》记载，张衡当时任尚书郎之职。
这次大讨论的起因是，有人从图谶和灾异等迷信观念出发，非难当时行用
的较科学的东汉《四分历》，提出应改用合于图谶的《甲寅元历》。又有
人从汉武帝“攘夷扩境，享国久长”出发，认为应该倒退回去采用《太初
历》。张衡和另一位尚书郎周兴对上述两种意见提出了批驳和诘难，使这
二宗错误意见的提出者或者无言以对，或者所答失误，从而为阻止历法倒
退做出了贡献。
张衡、周兴两人在讨论中还研究了多年的天文观测记录，把它们和各
种历法的理论推算进行比较，提出了鉴定，认为《九道法》最精密，建议
采用。的确，《九道法》的回归年长度和朔望月长度数值比《太初历》和
东汉《四分历》都精密，参见下表：
而且，《九道法》承认月亮运行的速度是不均匀的，而当时其他的
数值
历法
太初历东汉四分
历
九道法现代推算东
汉值）
回归年（ 单
位：日）
365。2502 365。2500 365。2456 365。2423
朔望月（ 单
位：日）
29。530864 29。530851 29。530496 29。530585
历法都还只按月亮速度均匀来计算。所以，《九道法》所推算的合朔比当
时的其他历法更符合天文实际。只是如果按照《九道法》推算，将有可能
出现连着3 个月是30 天的大月，或连着两个29 天的小月等的现象。而按
千百年来人们所习惯的历法安排，从来都是大、小月相连，最多过17 个月
左右有一次两个大月相连，绝无3 个大月相连，更无2 个小月相连的现象。
所以，《九道法》所带来的3 大月或2 小月相连的现象对习惯守旧的人是
难以接受的。这样，张衡、周兴建议采用《九道法》本是当时最合理、最
进步的，但却未能在这场大讨论中获得通过。这是中国历法史上的一个损
失。月行不均匀性的被采入历法又被推迟了半个多世纪，直到刘洪的《乾
象历》中才第一次得以正式采用。
2．地震学
张衡的另一个有杰出贡献的科学领域是地震学。他的代表作就是震烁
古今的侯风地动仪的发明。这件仪器发明于阳嘉元年（公元132 年）。这是
他在太史令任上的最后一件大工作。在《后汉书·张衡传》中对这件事有
较详细的记载。自19 世纪以来即有人力图运用现代科技知识，根据《后汉
书》的记载来复原张衡的这项伟大的发明。此后经过几十年的努力，到20
世纪60 年代，王振铎终于科学地解决了候风地动仪从外形到结构的全部复
原问题。
根据王振铎的研究可以知道，张衡的候风地动仪的外形像一只圈足的
酒尊，直径有8 尺；尊上有个隆起的合盖；尊外附有8 条龙，龙首朝着8
个方向；龙口中含有一粒铜丸；地面上有8 只昂首张口的蟾蜍，准备承接
龙口中落下来的铜丸；尊中有一根高而细的铜柱，张衡称之为都柱。都柱
在接受到地震产生的地震波后就向波源方向倾倒。在都柱周围构架了8 条
通道，使倾倒的都柱只能往一道中滑倒，倒到尽头，都柱敲动一个像弩机
装置似的牙机，利用扛杆传动，使龙首张开口，铜丸跌入蟾蜍口中，■的
一声，人们闻声检丸，就可知道该方向发生了地震。
图2 候风地动仪设计复原图（复原人王振铎）1．都柱，2．八道，3．牙
机，4．龙首，5．铜丸，6．龙体，7．蟾蜍，8．仪体，9．仪盖，10．地
盘
张衡这台仪器的性能很好，据当时记载：“验之以事，合契若神。”
甚至可以测到发生在数千里外而在洛阳并无人有震感的地震。这台仪器不
仅博得当时人的叹服，就是在今天的科学家看来也无不赞叹。世界上地震
频繁，但真正能用仪器来观测地震，在国外，那是19 世纪以后的事。候风
地动仪乃是世界上的地震仪之祖。虽然它的功能尚只限于测知震中的大概
方位，但它却超越了世界科技的发展约1800 年之久！
3．机械技术
从上面所介绍的浑天仪和候风地动仪的构造即可得知，张衡掌握了很
高明的机械技术。他的朋友崔瑗在为他写的墓碑中赞道：“数术穷天地，
制作侔造化。”前一句是道他数学天文学知识之渊博，后一句则是赞他制
造的各种器物之神奇。其实，神奇是由于他巧妙地运用各种机械技术的结
果。
传说他当时还制做过两件神奇的器物。一件是有三个轮子的机械，可
以自转；一件是一只木雕，能在天上飞翔。
关于木雕，《墨子·鲁问》就有记载：“公输子削竹木以为鹊。成而
飞之，三日不下。”《列子·汤问》和《韩非子·外储说》都记载说，墨
子本人也造过能飞的木鸢。这些木鹊或木鸢大概是一种鸟状的风筝。不可
能是其他装有动力机的、如今日飞机之类的飞行器。因为当时还不可能有
连续运行一日乃至三日之久的动力机。张衡的木雕，大概也是一种风筝。
不过，北宋类书《太平御览·工艺部九》引《文士传》中一段记载说：“张
衡尝作木鸟，假以羽翮，腹中施机，能飞数里。”这里说到“腹中施机”，
而且“能飞数里”，因此，过去有的作者认为是一种飞机类的飞行器。但
装在飞行器上的动力机必须重量足够轻而马力足够大，并且还要求飞行器
本身具有一定的适宜起飞上升的形状等等，这些条件在张衡时代没有一条
是能做得到的。所以，张衡的木雕即使真的“腹中施机”，那么，这种机
也不会是动力机，而是一种装在风筝上用线控制飞行的操纵机构。
关于三个轮子可以自转的机械，古来就有不同意见。南宋学者王应麟
认为是一种记里鼓车。这种车利用一组齿轮系把大车转动时车轴的运动传
递到一个木人的手臂上，使它过一里路时敲一下鼓。这个设想看来不大符
合“三轮可使自转”的意思。敲鼓的动作一般是不当作转动看的。另一种
意见则认为是一种指南车。清代王先谦《后汉书集解·张衡传》中引《宋
书·礼志》：“指南车，其始周公作，张衡始复创造”（按：这是《宋书·礼
志》的摘引，实非原文）。看来，指南车的形象更符合于“自转”的用词，
因为不管下面轮子怎么转，车上的人只见到指南车木人的手指在自动地转
向南方。
总之，张衡在机械技术方面是非常高明的。《太平御览·工艺部九》
引晋代葛洪《抱朴子》曰：“木圣：张衡、马钧是也。”现在的中国科技
史家都公认马钧是我国三国时代一位杰出的机械发明家，而在葛洪看来，
张衡、马钧都是一代木圣。
4．数学
《后汉书·张衡传》中提到，张衡写过一部书叫《算罔论》。此书至
迟到唐代已经失传，以至唐代的章怀太子李贤怀疑张衡没写过这部书，而
是因为《灵宪》是网络天地而算之，故称《灵宪算罔论》。从《九章算术·少
广》章第二十四题的刘徽注文中得知有所谓“张衡算”，因此，张衡写过
一部数学著作是应该肯定的。从刘徽的这篇注文中可以知道，张衡给立方
体定名为质，给球体定名为浑。他研究过球的外切立方体积和内接立方体
积，研究过球的体积，其中还定圆周率π值为10，这个值比较粗略，
但却是我国第一个理论求得π的值。另外，如果按照钱宝琮先生对《灵宪》
的校勘：“（日月）其径当天周七百三十分之一，地广二百三十二分之一”，
730
则此时π值等于
232
= 31466 ，较10又精密了。
。
不过，从刘徽注中也可以看到，这位100 多年之后的大数学家对张衡
的数学有较严厉的批评，认为张衡：“欲协其阴阳奇耦之说而不顾疏密矣！
虽有文辞，斯乱道破义，病也！”如按此批评来看，则钱宝琮先生所作的
校勘似乎未必都符合张衡的原来数字。
5．其他方面的成就
张衡曾被唐代人看作是东汉时代的大画家。张彦远的《历代名画记》
卷三记有：“张衡作《地形图》，至唐犹存。”这幅《地形图》中是否还
有地理科学上的意义，现已无可考了。当时还流传有他用脚画一只神兽的
故事。故事虽然神化了，但也反映出张衡有很高的画技。
他当过太史令，因而对史学也有许多研究。他曾对《史记》、《汉书》
提出过批评，并上书朝廷，请求修订。他又对东汉皇朝的历史档案作过研
究，曾上表请求专门从事档案整理工作，补缀汉皇朝的史书。这些上书均
无下文。
他还研究文字训诂的学问，著有《周官训诂》一书。当时崔瑗评价说：
广大学者都对它提不出异议来。
他又是个大文学家，他的《二京赋》曾花了10 年的创作功夫，可见其
创作态度的严肃。这篇赋不但文辞优美，脍炙人口，而且其中讽刺批评了
当时统治集团的奢侈生活，其思想性也是比较高的。他在河间相任期时创
作的《四愁诗》受到文学史家郑振铎先生的高度评价，称之为“不易得见
的杰作”。他的《思玄赋》中有大段文字描述自己升上了天空，遨游于众
星之间，可说是一篇优雅的科学幻想诗。除了上述诸文外，遗留至今的还
有《温泉赋》、《归田赋》等20 多篇，都是辞、义俱佳的力作。
张衡虽然在年轻时就已才闻于世，但他却从无骄傲之心，他的性格从
容淡静，不好交接俗人，也不追求名利。大将军邓骘是当时炙手可热的权
势人物，多次召他，他都不去。后来他当了官，显然因为这种性格，使他
很长时间不得升迁。他对此毫不在意，而是孜孜于钻研科学技术。大概是
为了回答好心人的劝慰，他写了《应闲》一文以表明自己的志向。文中说
到，有的人劝他不要去钻研那些难而无用的技术，应该“卑体屈己，美言”
以求多福。他回答说：“君子不患位之不尊，而患德之不崇；不耻禄之不
伙，而耻知之不博。”这二句掷地有声的话，表明了他不慕势利而追求德
智的高尚情操。他认为能不能得到高位是由命运决定的。这种想法现代人
当然会目之为唯心主义。但张衡的落脚点却是在于认为对高位“求之无
益”，智者是不去追求它的。反之，叫他去“卑体屈己”以求升官，他说
这是“贪夫之所为”，自己是�
