致敬伟大的科学家(奇趣科学探索之旅)
上QQ阅读APP看书,第一时间看更新

张衡:
让地震监测成为可能

张衡是我国东汉时期伟大的天文学家、数学家、地理学家、文学家,更是一位机械发明专家,为中国古代科技发展做出了不可磨灭的贡献。

公元78年,张衡出生在南阳(今河南南阳市),他从小学习就特别刻苦,少年时期就已经能够提笔写文章了。年轻时的张衡兴趣广泛,除了“五经”(《周易》《尚书》《诗经》《礼记》《春秋》)和诗赋之外,还喜欢数学、天文、机械等方面的知识。

张衡之所以酷爱学习,是受到了他祖父的影响。张衡的祖父名叫张堪,张堪的父亲在他很小的时候就去世了,不过,张家在南阳是豪门大户,父亲给张堪留下了数百万的家产。可张堪却做了一个惊人的举动:把所有财产都让给自己的侄子,自己前往长安学习。这一年张堪只有16岁,他聪敏过人,而且品格超群,长安的老师们都称他为“圣童”。

此外,张衡还继承了祖父豪放洒脱的性格,官府多次征召他去做官,张衡一点儿兴趣都没有,统统没有接受。但张衡其实很关注朝政,他对朝廷的弊病一清二楚,当时奢靡之风盛行,他就写了一篇《二京赋》来讽刺这种现象。后来还有将军邀请他担任幕僚,同样也被他拒绝了。

汉安帝听说张衡精通算学,下了一道命令,派朝廷公车把张衡接到京城来做官。天子的命令,张衡可没有办法违抗,就进京城做了太史令,掌管历法。张衡视权力富贵为粪土,从来不巴结上司,多年都得不到升迁,不过却因此有了大量的时间来做研究。

汉朝时,地震频发,公元96年至公元125年的30年中,竟然有23年都发生了大地震。古时候交通和通信很不发达,地震的消息往往要数天之后才能传到京城,常常延误救灾的时机。

为此,张衡发明了一台仪器,叫作地动仪,它就像个大酒坛,外壁挂着八条龙,龙头朝着东、南、西、北、东南、东北、西南、西北八个方向,龙嘴里含着一个铜球。每个龙头下面都有一只铜蛤蟆,仰着头张着嘴巴。地动仪中心立着一根铜柱,名叫“都柱”,都柱上粗下尖,很不稳定,一旦地震发生,地震波传来,都柱就会倒向对应方向,铜球就会掉下来,落在蛤蟆的嘴里。

某一年的二月初三,只听见“当啷”一声,西面的龙吐下了铜球,张衡立刻进宫禀告:“地动仪西面的铜球掉落,西方必然发生了地震,请圣上立刻派人查看,另外准备好救灾物资。”

可是洛阳的居民并没有感觉到任何的波动,于是上至皇帝,下至黎民百姓,都觉得张衡是在胡说八道,认为他的地动仪就是一堆破铜烂铁,根本没有用。几天后,陇西(今甘肃省天水地区)有人骑着快马来到京城报信,那里确实发生了大地震。

当时的京城在洛阳,陇西正在洛阳的西面,距离洛阳有一千多里,地动仪竟然如此灵敏!人们对张衡的技术佩服得五体投地,从此再没有人敢质疑他的判断了。

学术纪念馆

张衡制造的机械可不仅仅只有地动仪,下面这些奇工巧器也是他的杰作。

浑天仪:浑天仪是一种用来演示和观测天象的仪器,在一个空心的圆球表面刻上星宿、赤道、黄道等,用来模拟天体运行。中间还有窥管,能够测定天体的赤道坐标和黄道经度。

瑞轮荚:据说这是张衡发明的自动日历,以水流为动力,从初一开始,一天出现一片叶子,十五满月的时候,叶子也是15片,之后每一天少一片,真可谓匠心独运。

记里鼓车:记里鼓车外形和古代马车差不多,车中有一个钟和一个鼓,还有个小木人。车每走10里,木人就会敲一下鼓,走100里,就敲一下钟。

张衡还是汉赋大家,代表作品有《二京赋》《思玄赋》《归田赋》等,他继承了屈原、司马相如、班固等人的表现技巧,推动了抒情小赋的发展。

为了纪念这位伟大的古代科学家,国际天文联合会将月球背面的一座环形山命名为“张衡环形山”,南京紫金山天文台将发现的太阳系中的1802号小行星命名为“张衡星”。