張衡的宇宙結構理論(組圖)
張衡(78-139)中國東漢時期偉大的天文學家,字平子,南陽西鄂(今河南省南陽縣石橋鎮)人。十七歲時,離開家鄉,到西漢故都長安及其附近地區考察歷史古蹟,調查民情風俗和社會經濟情況。安帝永初二年(公元108年)鮑德調離南陽後,張衡去職留在家鄉,用了三年時間鑽研哲學、數學、天文,積累了不少知識,聲譽大振。永初五年他再次到京城,擔任郎中與尚書侍郎。元初二年(公元115年)起,曾兩度擔任太史令,前後凡十四年,在天文學上取得卓越的成就。
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他是宇宙結構理論中渾天說的代表人物。他認為天好像一個雞蛋殼,地好比雞蛋黃,天大地小;天地各乘氣而立,載水而浮。他雖然認為天有一個硬殼,卻並不認為硬殼是宇宙的邊界,硬殼之外的宇宙在空間和時間上都是無限的。他在《靈憲》這篇著作中,一開頭就力圖解答天、地的起源和演化問題。他認為天地未分以前,混混沌沌;既分以後,輕者上升為天,重者凝結為地。天為陽氣,地為陰氣,二氣互相作用,創造萬物,由地溢出之氣為星。他用「近天則遲,遠天則速」,即用距離變化來解釋行星運行的快慢。
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張衡不但注意理論研究,而且注重實踐,他曾親自設計和製造了漏水轉渾天儀、候風地動儀。渾天儀相當於現在的天球儀,原是西漢時耿壽昌發明的。張衡對它作了改進,用來作為渾天說的演示儀器。他用齒輪系統把渾像(見渾儀和渾像)和計時漏壺聯繫起來,漏壺滴水推動渾像均勻地旋轉,一天剛好轉一週。這樣,人在屋子裡看渾像,就可以知道哪顆星當時在什麼位置上。候風地動儀製成於順帝陽嘉元年(公元132年),是世界上第一架測驗地震的儀器。他的「候風地動儀」和三國人物諸葛孔明的「木牛流馬」是現今被公認的無法仿造出來的,並超越當時時代智慧的工具。
張衡還對許多具體的天象做了觀察和分析。他統計出中原地區能看到的星數約2,500顆。他基本上掌握了月食的原理。他測出太陽和月亮的角直徑是周天的1/736,即29′24″,同太陽和月亮的平均角直徑31′59.″26和31′5.″2相差不多,可見張衡的測量是相當準確的。張衡認為,早晚和中午的太陽,其大小是一樣的;看起來早晚大,中午小,只是一種光學作用。早晚觀測者所處的環境比較暗,由暗視明就顯得大,中午時天地同明,看天上的太陽就顯得小。好比一團火,夜裡看就大,白天看就小。
據《後漢書.張衡列傳》記載,他共留下科學、哲學、文學方面的著作三十二篇,列傳中全文收進去的有兩篇,即《應閑賦》和《思玄賦》。這兩篇賦確實反映了張衡的思想境界。前者表明他的為人和治學態度;後者則是一篇難得的人類到星際旅行的隨想:「出紫宮之肅肅兮,集大微之閬閬。命王良掌策駟兮,塒高閣之鏘鏘。建罔車之幕幕兮,獵青林之芒芒。彎威弧之撥剌兮,射嶓塚之封狼。觀壁壘於北落兮,伐河鼓之磅硠 。乘天潢之汎汎兮,浮雲漢之湯湯。倚招搖、攝提以低回剹流兮,察二紀、五緯之綢繆囀皇。」(譯文:我走出清幽幽的「紫微宮」,到達明亮寬敞的「太微垣」;讓「王良」驅趕著「駿馬」,從高高的「閣道」上跨越揚鞭!我編織了密密的「獵網」,巡守在「天苑」的森林裡面;張開「巨弓」瞄著了,要射殺嶓塚山上的「惡狼」!我在「北落」那兒觀察森嚴的「壁壘」,便把「河鼓」敲得鼕鼕直響;款款地登上了「天潢」之舟,在浩瀚的銀河中游蕩;站在「北斗」的末梢回過頭來,看到日月正在不斷地迴旋。)(註:以上引號內的內容是古代天文星座。)
張衡的《思玄賦》顯示出他元神離體後星際旅行的過程,不難看出這是他之所以知道地球是球體而非無限平面的原因。這也是他能提出符合宇宙結構的渾天說的原因所在。他走的是和現今實證科學完全不同的研究宇宙的方法。同時,我們不難看出,張衡的成就是與他的為人和治學態度緊密相關。
參考文獻
《中國大百科全書(天文卷)》《張衡年譜》
責任編輯:欣顏
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