張衡

詳細介紹

　　張衡，東漢人，章帝建初三年(公元78年)，出生于南陽郡西鄂縣石橋鎮(zhèn)(今河南省南陽市城北五十里石橋鎮(zhèn))一個破落的官僚家庭。

　　張衡是東漢中期渾天說的代表人物之一；他指出月球本身并不發(fā)光，月光其實是日光的反射；他還正確地解釋了月食的成因，并且認識到宇宙的無限性和行星運動的快慢與距離地球遠近的關(guān)系。

　　張衡觀測記錄了兩千五百顆恒星，創(chuàng)制了世界上第一架能比較準確地表演天象的漏水轉(zhuǎn)渾天儀，還制造出了指南車、自動記里鼓車、飛行數(shù)里的木鳥等等。

　　張衡共著有科學(xué)、哲學(xué)和文學(xué)著作三十二篇，其中天文著作有《靈憲》和《靈憲圖》等。

　　為了紀念張衡的功績，人們將月球背面的一個環(huán)形山命名為“張衡環(huán)形山”，將小行星1802命名為“張衡星”

　　20世紀中國著名文學(xué)家、歷史學(xué)家郭沫若對張衡的評價是：“如此全面發(fā)展之人物，在世界史中亦所罕見，萬祀千齡，令人景仰?！?/p>

　　祖父張堪是地方官吏，任蜀郡太守和漁陽太守。張衡幼年時候，家境已經(jīng)衰落，有時還要靠親友的接濟。正是這種貧困的生活使他能夠接觸到社會下層的勞動群眾和一些生產(chǎn)、生活實際，從而給他后來的科學(xué)創(chuàng)造事業(yè)帶來了積極的影響。在數(shù)學(xué)、地理、繪畫和文學(xué)等方面，張衡表現(xiàn)出了非凡的才能和廣博的學(xué)識。

　　后世稱張衡為“科圣”。

生平

　　張衡出身于名門望族。其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。光武帝登基后張堪受薦拜官。曾被任為蜀郡太守隨大司馬吳漢討伐割據(jù)蜀郡的公孫述，立有大功。其后又領(lǐng)兵抗擊匈奴有功，拜為漁陽(今北京附近)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(nèi)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７ナ駮r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(diào)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?qū)W，很有文采。16歲以后曾離開家鄉(xiāng)到外地游學(xué)。他先到了當時的學(xué)術(shù)文化中心三輔(今陜西西安一帶)。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(xué)創(chuàng)作素材。以后又到了東漢首都洛陽。在那兒，他進過當時的最高學(xué)府——太學(xué)，結(jié)識了一位青年學(xué)者崔瑗，與他結(jié)為摯友。崔瑗是當時的經(jīng)學(xué)家、天文學(xué)家賈逵的學(xué)生，也精通天文、歷法、數(shù)學(xué)等學(xué)問。和帝永元十二年(公元100年)張衡應(yīng)南陽太守鮑德之請，作了他的主簿，掌管文書工作。8年后鮑德調(diào)任京師，張衡即辭官居家。在南陽期間他致力于探討天文、陰陽、歷算等學(xué)問，并反復(fù)研究西漢揚雄著的《太玄經(jīng)》。他在這些方面的名聲引起了漢安帝的注意。永初五年(公元111年)張衡被征召進京，拜為郎中。

　　元初元年(公元114年)遷尚書郎。次年，遷太史令。以后曾調(diào)任他職，但5年后復(fù)為太史令?？傆嬊昂笕未寺氝_14年之久，張衡許多重大的科學(xué)研究工作都是在這一階段里完成的。順帝陽嘉二年(公元133年)升為侍中。但不久受到宦官排擠中傷，于永和元年(公元136年)調(diào)到京外，任河間王劉政的相。劉政是個驕橫奢侈、不守中央法典的人，地方許多豪強與他共為不法。張衡到任后嚴整法紀，打擊豪強，使得上下肅然。3年后，他向順帝上表請求退休，但朝廷卻征拜他為尚書。此事頗有蹊蹺，因尚書的官職遠低于侍中或相，他是否應(yīng)征，史載不彰。就在這一年(永和四年，即公元139年)他即告逝世。

　　據(jù)傳說，東漢時期偉大的科學(xué)家、文學(xué)家張衡曾到過當時的隨縣，隨州舊有張衡的讀書臺。張衡是南陽西鄂(今河南南陽)人，與隨縣同郡且相距不遠，到過隨州不無可能。

　　他曾針對讖緯風(fēng)行于世的現(xiàn)實，勇敢地給東漢皇帝上疏，認為“國讖（chèn）虛妄，非圣人之法?！辈⒄f：“……此皆欺世罔俗……宜收藏國讖。一禁絕之?！?/p>

學(xué)術(shù)成就

　　張衡是一位具有多方面才能的科學(xué)家。他的成就涉及到天文學(xué)、地震學(xué)、機械技術(shù)、數(shù)學(xué)乃至文學(xué)藝術(shù)等許多領(lǐng)域。

　　張衡在天文學(xué)方面有兩項最重要的工作——著《靈憲》，作渾天儀。此外，在歷法方面也有所研究。

　　《靈憲》是張衡有關(guān)天文學(xué)的一篇代表作，全面體現(xiàn)了張衡在天文學(xué)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(xué)要點如下：

　　他認為宇宙是無限的，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(yīng)是地球公轉(zhuǎn))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(jīng)過對某些天體運轉(zhuǎn)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(jié)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。

相關(guān)論點

　　上海古籍出版社于2009年8月1日出版有今人張震澤注有《張衡詩文集校注》。

　　(1)宇宙的起源

　　《靈憲》認為，宇宙最初是一派無形無色的陰的精氣，幽清寂寞。這是一個很長的階段，稱為“溟滓”。這一階段乃是道之根。從道根產(chǎn)生道干，氣也有了顏色。但是，“渾沌不分”，看不出任何形狀，也量不出它的運動速度。這種氣叫做“太素”。這又是個很長的階段，稱為“龐鴻”。有了道干以后，開始產(chǎn)生物體。這時，“元氣剖判，剛?cè)崾挤郑鍧岙愇?，天成于外，地定于?nèi)”。天地配合，產(chǎn)生萬物。這一階段叫做“太玄”，也就是道之實?！鹅`憲》把宇宙演化三階段稱之為道根、道干、道實。在解釋有渾沌不分的太素氣時引了《道德經(jīng)》里的話：“有物混成，先天地生?！边@些都說明了《靈憲》的宇宙起源思想，其淵源是老子的道家哲學(xué)?！鹅`憲》的宇宙起源學(xué)說和《淮南子·天文訓(xùn)》的思想十分相像，不過《淮南子》認為在氣分清濁之后“清陽者薄靡而為天，重濁者凝滯而為地”。天上地下，這是蓋天說。而《靈憲》主張清氣所成的天在外，濁氣所成的地在內(nèi)，這是渾天說。

　　總之，張衡繼承和發(fā)展了中國古代的思想傳統(tǒng)認為宇宙并非生來就是如此，而是有個產(chǎn)生和演化的過程。張衡所代表的思想傳統(tǒng)與西方古代認為宇宙結(jié)構(gòu)亙古不變的思想傳統(tǒng)大異其趣，卻和現(xiàn)代宇宙演化學(xué)說的精神有所相通。

　　(2)關(guān)于宇宙的無限性

　　戰(zhàn)國時代的《尸子》定義說，“上下四方曰宇，往古來今曰宙”。宇就是空間，宙就是時間。中國的傳統(tǒng)思想是把空間和時間聯(lián)系在一起的。這一點也和西方古代把二者看成是兩個互相割裂的概念大不相同。但是，中國和西方一樣，在二者是有限還是無限的問題上歷來也有爭論?！肚f子》一書中就有宇宙在空間和時間上都是無限的說法。而西漢末年的揚雄卻認為“闔天為宇，辟宇為宙”，在空間上是有限的，在時間上是有起點的。張衡雖然長期研究揚雄的《太玄經(jīng)》，并受到揚雄較深的影響，但在宇宙的無限性上卻不愿遵循揚雄。《靈憲》認為人目所見的天地是大小有限的，但是，超出這個范圍，人們就“未之或知也。未之或知者，宇宙之謂也。宇之表無極，宙之端無窮”。宇宙在空間上沒有邊界，在時間上沒有起點。揚雄的思想和目前天文學(xué)界最負盛名的大爆炸宇宙學(xué)說在終極本質(zhì)上是相通的。而張衡的結(jié)論卻和當代的辯證唯物主義哲學(xué)相合?？磥恚钪嬗邢逕o限的問題還得長期爭論下去。

　　(3)關(guān)于天地的結(jié)構(gòu)

　　《靈憲》把天描述成是恒星所在的地方，它是一個偏心率極小的橢球：“八極之維，徑二億三萬二千三百里。南北則短減千里，東西則增廣千里。通而度之，則是渾已?！碧焐嫌幸粋€北極，樞星正好在這個位置上。日、月、五星都繞它旋轉(zhuǎn)。天還有個南極，是在地底下，人不可見。人目所見的地表面是平的，正在天的中央，“自地至天，半于八極；則地之深亦如之”?？梢姡瑥埡庑哪恐械牡厥莻€半球。在地面上來說，如以8尺高的表在同一天正午測量日影長度，則南北相距千里的兩個地點所量得的表影長度相差1寸。

　　為什么把天地要設(shè)想成是個橢球結(jié)構(gòu)？我們已無法了解，或許，一種可能是囿于傳統(tǒng)。早在《呂氏春秋·有始覽》中就提到：“凡四海之內(nèi)，東西二萬八千里，南北二萬六千里”，東西比南北長了二千里?！痘茨献印嬓斡?xùn)》中也引了這兩個數(shù)值?？梢姽湃舜蟾畔喈斚嘈盘?、地的東西要比南北來得長。

　　地平說和“表影千里差1寸”的理論，過去人們曾以為是蓋天說的內(nèi)容。但若據(jù)此即認為《靈憲》的天地結(jié)構(gòu)模形是蓋天說，那就不當了。渾天模型和蓋天模型最主要的不同在于：渾天的天是球狀的，天可以轉(zhuǎn)到地下去。天不僅有出于地上的北極，還有隱于地下的南極。蓋天的天則或像一個蓋子籠罩著平地(近人稱之為第一次蓋天說)，或者和地構(gòu)成二片平行的曲面(近人稱之為第二次蓋天說)?？傊煊肋h在地之上。天只有北極而不可能有南極。因此，從對天的結(jié)構(gòu)認識來看，《靈憲》只能劃入渾天說而不能視之為蓋天說。關(guān)于地的問題，必須指出，歷史上的渾蓋之爭，主要在于天而不在于地。直到唐代一行徹底否定了日影千里差1寸的舊說之前，水平大地的觀念還一直存在于渾天說中。就是在一行之后，直到西方天文學(xué)傳入之前，我國仍然未能建立起明確的球形大地的數(shù)理模型。反倒是《靈憲》中的那種“天圓地平”說仍然占有重要地位。

　　(4)關(guān)于日、月的角直徑

　　《靈憲》記載，日、月角直徑為整個天周的“七百三十六分之一”。化成現(xiàn)代通用角度單位即為29′21″，[根據(jù)錢寶琮的研究，認為《靈憲》的“(日、月)其徑當天周七百三十六分之一，地廣二百四十二分之一”當校改為“(日、月)其徑當天周七百三十分之一，地廣二百三十二分之一”。如此則日、月的角直徑當為 29′35.3″]。這和近代天文測量所得的日和月的平均角直徑值31′59″和31′5″相比，誤差都只有2′左右。以二千年前的觀測條件而論，張衡測值可謂精確。

　　在張衡之前的《周髀算經(jīng)》中也介紹過一個觀測：用一根8尺高的竿子垂直立于地面，每當太陽過子午線時量竿影長度。當影長正為6尺時，用一根8尺長、孔徑1寸的竹管觀看太陽?！吨荀滤憬?jīng)》認為此時太陽視圓面正好充滿竹管。由此，《周髀算經(jīng)》按照“千里差1寸”的比例關(guān)系，求得此時太陽距人目為10萬里，進而求得太陽的線直徑為1250里。由于“千里差1寸”等基本出發(fā)點都是錯誤的，因而《周髀算經(jīng)》所得極為荒謬(太陽的線直徑實際為139.1萬公里)。就觀測本身而論，《周髀算經(jīng)》的結(jié)果也是相當粗疏的。按竹管長8尺，孔徑1寸計算，太陽角直徑為42′58″。誤差比《靈憲》所載大多了。

　　(5)關(guān)于月食原因

　　在張衡之前，人們已對日食的原因有所認識。西漢的劉向就說過：“日蝕者，月往蔽之”(見《開元占經(jīng)》卷九所引)。東漢王充在《論衡·說日篇》中引述過別人的一種更明確的說法：“或說，日食者月掩之也。日在上，月在下，障于日之形也?！倍鴮τ谠率吃颍瑒t在張衡之前尚無明晰的解釋。大概正是針對這種狀況，張衡在《靈憲》中就未及日食原因，而是專門論述了月食的原因：“月，光生于日之所照；魄生于日之所蔽。當日則光盈，就日則光盡也。眾星被耀，因水轉(zhuǎn)光。當日之沖，光常不合者，蔽于地也，是謂虛。在星星微，月過則食。” 這段話中說到，月亮本身是不發(fā)光的，太陽光照到月亮上才產(chǎn)生光月。月亮之所以出現(xiàn)有虧缺的部分，就是因為這一部分照不到日光。所以，當月和日正相對時，就出現(xiàn)滿月。當月向日靠近時，月亮虧缺就越來越大，終至完全不見。這樣一種月相理論，在《周髀算經(jīng)》中已有大概：“日兆(按：通照)月，月光乃生，故成明月?！蔽鳚h京房說得更為明確：“先師以為日似彈丸，月似鏡體；或以為月亦似彈丸，日照處則明，不照處則暗”(《開元占經(jīng)》卷一引)。張衡的月相理論和他們沒有本質(zhì)的差別，所突出的是張衡強調(diào)了月相與日、月相對位置的關(guān)系。但這樣一來人們自然要問，既然“當日則光盈”，那么何以有時候當日時會有月食呢？對此，張衡回答說：“蔽于地也”，即大地擋住了日光，使日光照不到月亮上去了。張衡把這塊大地所產(chǎn)生的影子起個名字叫“虛”。月亮進入虛時就發(fā)生月食。《靈憲》對月食原因的闡述是很科學(xué)的。

　　不過，再仔細思考一下虛，人們又會提出問題。按照《靈憲》所說的天地結(jié)構(gòu)，地是其下部與天球相密合的半橢球。那么：(i)要使日、月能沒入地平且能在地下運動，日、月就只能是兩個無厚的圓面，這就和上面說的月相理論相矛盾。(ii)太陽沒入地平后光線就會被地半球完全擋住，無論什么時候也不會投射上月亮。這樣，晚上的月亮應(yīng)該總是看不見的，這也就根本談不上月食的問題了。要解釋這兩個矛盾，只能認為《靈憲》中的地有二層不同的含義。第一層含義是相對天來說的地，那是個半橢球。第二層含義是相對日、月來說的，那是孤懸在天球中央的一個較小的固體物?；蛘?，可以把這二層含義統(tǒng)一起來說：孤懸在天內(nèi)的是一片陸地，此外的地則全是水，故能與天球下半相密合。這樣理解之下，則日、月仍可是個圓球；而日到水下之后日光仍能穿透水而照射到月亮上，只有那塊相對較小的陸地才能產(chǎn)生一塊虛。當然，在這樣推測的時候還得再補充一點，即應(yīng)該認為在張衡看來，水是一種透明度較高的物質(zhì)，所以深入地下之后的日光仍能穿透厚厚的水層而射到月亮，產(chǎn)生皓然明月。

　　(6)關(guān)于五星的運動

　　《靈憲》中提出了4點極有價值的見解。第一，日、月、五星并非是在天球球殼上，它們是在天地之間運行，距地的遠近各有不同。第二，這7個天體的運動速度也不同，離地近的速度快，離地遠的速度就慢。第三，《靈憲》用天的力量來說明行星之所以有留、逆、遲、速等運動變化現(xiàn)象(“天道者貴順也。近天則遲，遠天則速。行則屈，屈則留回，留回則逆，逆則遲，迫于天也”)。第四，按照五星離地遠近及其運行的快慢，可以將它們分成兩類。一類附于月，屬陰，包括水星和金星。另一類附于日，屬陽，包括火星、木星和土星。

　　《靈憲》上述這4點都很有意思。其中第一點可以說基本上是正確的，雖然實際情況要比這種概括復(fù)雜得多。第二點則與古希臘人的思想完全相合。而在中國，則在張衡之前還沒有人提起過，并且在他之后也未對此點給予重視，這就使中國古代數(shù)理天文學(xué)的發(fā)展受到很大的局限。第三點雖然說得非常含混難解，而且完全不正確，但它卻顯然是在尋求說明行星運動之所以有順逆遲速的力學(xué)原因。這種努力的本身值得在整個天文學(xué)史上大書一筆。1500多年之后，王錫闡在《五星行度解》里提到了類似的思想，并進一步提出了天對日、月、五星有一種類似磁石吸針的力量。王錫闡的思想的力學(xué)性就更明確了。雖然張衡、王錫闡的思想都并不正確，但是行星和它們的衛(wèi)星(月亮是地球的衛(wèi)星，地球是一顆行星)的運動，的確都是受到萬有引力定律所支配的。因此，追究這些天體運動中的力學(xué)原因無疑是一個正確的方向。在西方，對于這種力學(xué)原因的探討在張衡之后的1000多年里仍然是沒有的。許多偉大的希臘天文學(xué)家都只有對日、月、五星的運動作精細的運動學(xué)描述，而從未想到過解釋其力學(xué)原因。力學(xué)原因的探討要直到16世紀科學(xué)革命開始之后才被提出來。第四點也很有意思?！鹅`憲》的行星分類正好是太陽系中內(nèi)行星與外行星的分類。當然，現(xiàn)在我們知道，所有的行星，包括地球，都是繞太陽轉(zhuǎn)的，而月亮則是繞地球轉(zhuǎn)的。所以，“附于月”的說法當然是錯誤的。之所以會有這樣的錯誤，是因為張衡和其他古人一樣，把月亮作為陰的代表。不過，從金、水兩內(nèi)行星的運動來說，人目所見的鮮有和外行星有截然不同的地方。那就是，外行星只能從晨出于東方開始一個會合周期。而內(nèi)行星則在一個會合周期不但可以晨出于東方，而且還可以像月亮一樣，昏出于西方。正是由于這種昏出于西方的相似性，《靈憲》才提出“附于月”的說法。

　　(7)關(guān)于星官

　　滿天繁星，古人將它們組合成一個個星組，以便于對它們進行辨認和觀測。這些星組少則一星，多則數(shù)十星。這樣的星組古人稱之為星官。由于各個天文學(xué)家的取舍、組合方法并不都相同，因此形成了許多家不同的星官體系。直到張衡時代，流傳于世的星官體系有以《史記·天官書》為代表的體系，有石氏、甘氏、黃帝以及“海人之占”等等的體系。對這些各有特色的體系，張衡作了一番比較、整理和匯總的工作，發(fā)展出了一整套收羅恒星最多的新體系?！鹅`憲》記載，其中“中外之官常明者百有二十四，可名者三百二十，為星二千五百，而海人之占未存焉”。張衡的這一星官體系整理工作比(三國吳)天文學(xué)家陳卓總結(jié)甘、石、巫咸三家星官的時代要早100多年，而且所包括的星官、星數(shù)比陳卓要多得多(陳卓所總結(jié)的有283官1464星)，成就當然要比陳卓大。可惜張衡星官體系已經(jīng)失傳，這是我國恒星觀測史上的重大損失。

　　與恒星星官有關(guān)的一個問題是，《靈憲》中提出了星空里還存在一種“微星”即很暗弱的星，其數(shù)有11520顆。這個數(shù)字并非嚴格得自實測，而是來自《易經(jīng)》中神秘的“萬物之數(shù)”。數(shù)字當然是不正確的。但張衡認為有微星存在，且星數(shù)比亮星多得多，這卻是符合客觀實際的。

　　(8)流星和隕星

　　天空中除了日、月、星(古稱三光。星包括行星和恒星)這些常見成員外，還不時見到流星之類的天體?！鹅`憲》認為“及其(按：指三光)衰也，神歇精■，于是有隕星。然則奔星之所墜，至地則石矣”。這里，張衡繼承了前人“星墜至地則石也”(《史記·天官書》)的思想，對隕石的來源予以較正確的解釋。同時，張衡還探討了隕星產(chǎn)生的原因，認為是與日、月、星的衰敗有關(guān)。雖然這個想法不正確(太陽系內(nèi)有一些大大小小的流星體，當它們在運行中與地球相遇，進入大氣層后因摩擦而燃燒，便成為流星；較大的流星體在大氣層中未及燒盡而墜落地面，便成為隕星，或稱隕石)，但是，每個天體都有發(fā)展到“衰”敗死亡的階段，這卻是非?？茖W(xué)的結(jié)論。張衡的這個思想非常合乎辯證法，而且也正是西方古代天文學(xué)中所缺乏的。

　　與隕石相聯(lián)系，《靈憲》中對恒星的產(chǎn)生也有一種解釋：“地有山岳，以宣其氣，精種為星。星也者，體生于地，精成于天?！边@種星生于地的見解當然是完全錯誤的。它是當時已流行了幾百年的天地相應(yīng)的思想的反映。《靈憲》說道：“在天成象，在地成形。天有九位，地有九域。天有三辰，地有三形。有象可效，有形可度。情性萬殊，旁通感薄，自然相生，莫之能紀?！边@些所謂天地之間的對應(yīng)，純粹出于人的主觀附會，毫無內(nèi)涵上的科學(xué)聯(lián)系。例如，所謂天的九位(即古人所謂九天)和地的九域(即所謂九州)全都是中國古人的人為劃分。所以，這種相應(yīng)純屬數(shù)字偶合。不過，張衡之所以會有山岳之精氣上升為星的想法，原因即在于他見到的隕星至地都是石頭，而山岳則正是最多石頭的地方。石頭又怎能上天？所以必然會想到這是山岳的精氣，這就可以上升到天上成為星。這些反映了隕石來自天外的思想。而在西方，直到17世紀，還有天文學(xué)家認為隕石并非來自地外的說法。

　　《靈憲》作為一篇杰出的古代天文學(xué)著作，當然仍會有許多不足的地方。除了前面已經(jīng)提到的各點外，比如文中還把嫦娥奔月的神話當作事實記載在內(nèi)，甚至說嫦娥入月后化成了蟾蜍。至于文中流露的種種星占術(shù)思想，那是當時整個時代的風(fēng)氣，倒也不必去苛求張衡?？傊?，盡管《靈憲》有一些缺點，但是它在天文學(xué)史上的意義并不因此而遜色。梁代劉昭贊頌張衡是“天文之妙，冠絕一代”，其評價的主要根據(jù)之一就是《靈憲》這篇杰出的著作。

發(fā)明創(chuàng)造

多級刻漏
　　刻漏是我國古代最重要的計時儀器。目前傳世的三件西漢時代的刻漏，都是所謂“泄水型沉箭式單漏”。這種刻漏只有一只圓柱形盛水容器。器底部伸出一根小管，向外滴水。容器內(nèi)水面不斷降低。浮在水面的箭舟(即浮子)所托著的刻箭也逐漸下降?？碳┻^容器蓋上的孔，向外伸出，從孔沿即可讀得時刻讀數(shù)。這種刻漏的計時準確性主要決定于漏水滴出的速度是否均勻。而滴水速度則與管口的水壓成正比變化。即隨著水的滴失，容器內(nèi)水面越來越降低，水的滴出速度也會越來越慢。
　　為了提高刻漏運行的均勻性和準確性，古人想了兩步對策。第一步是把泄水型沉箭式改為蓄水型浮箭式，即把刻漏滴出的水收到另一個圓柱形容器內(nèi)，把箭舟和刻箭都放在這個蓄水容器內(nèi)，積水逐漸增多，箭舟托著刻箭漸逐上升，由此來求得時刻讀數(shù)。第二步則是在滴水器之上再加一具滴水器。上面的滴水器滴出的水補充下面滴失的水，這樣，可使下面的滴水器水面的下降大大延緩，從而使下面的滴水器出水速度的穩(wěn)定性得到提高。這樣的刻漏稱為二級刻漏。如果按這思路類推，可以在二級刻漏之上再加一級，則刻漏運行的穩(wěn)定性又可提高。這就成了三級刻漏，如此等等。大概在隋唐以后，中國發(fā)展出了四級和四級以上的刻漏。不過，關(guān)鍵的從單漏到二級漏這一步發(fā)生在什么時代？在張衡以前的文獻和考古實物中都沒有提供明顯的資料。
　　不過在一篇題為《張衡漏水轉(zhuǎn)渾天儀制》的文章中描述了張衡所用的刻漏是一組二級刻漏。這篇文章當是張衡或其同時代人的作品，原文已佚，現(xiàn)只在唐初的《初學(xué)記》卷二十五中留有幾段殘文。文如下：“以銅為器，再疊差置。實以清水，下各開孔。以玉虬吐漏水入兩壺，右為夜，左為晝”?！?蓋上又)鑄金銅仙人，居左壺；為金胥徒，居右壺”。“以左手把箭，右手指刻，以別天時早晚”。其中所謂疊置當是指二具刻漏上下放置。所謂差置是指上下二具容器放置得不相重而有所錯開。所謂再疊差置當是指有三層容器錯開疊放。至于下面的蓄水壺又分左、右兩把，那是因為古代的時刻制度夜間和白天有所不同，所以張衡干脆就用二把。同時，這樣也便于刻漏的連續(xù)運行。

渾天儀
　　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。劉昭所引此文與前面提到的《張衡漏水轉(zhuǎn)渾天儀制》是否原屬一篇文章，此事也已無可考。不過從二者標題文字相差甚大這一點來說，說是二篇文章也是有理由的。不管這事究竟如何，單說劉昭所引，近人已有證明，它應(yīng)是張衡原作。
　　我們考察劉昭所引的這一段文字大約有三個內(nèi)容。第一部分講渾天學(xué)說和渾天儀中天極、赤道和黃道三者相互關(guān)系及彼此相去度數(shù)。第二部分講所謂黃赤道差的求法和這種差數(shù)的變化規(guī)律。這是這一殘文中的最多篇幅部分。第三部分講黃道二十八宿距度以及冬、夏至點的黃道位置。仔細研究這篇殘文可以得到兩點重要信息。
　　其一，文中介紹了在天球儀上直接比量以求取黃道度數(shù)的辦法：用一根竹篾，穿在天球兩極。篾的長度正與天球半圓周相等。將竹篾從冬至點開始，沿赤道一度一度移動過去，讀取竹篾中線所截的黃道度數(shù)，將此數(shù)與相應(yīng)的赤道度數(shù)相減，即得該赤道度數(shù)(或黃道度數(shù))下的黃赤道差。從這種比量方法可以悟得，中國古代并無像古希臘那樣的黃經(jīng)圈概念。中國古代的黃道度數(shù)實際是以赤經(jīng)圈為標準，截取黃道上的弧段而得。這種以赤極為基本點所求得的黃經(jīng)度數(shù)，今人名之為“偽黃經(jīng)”、“極黃經(jīng)”(實際當名為“赤極黃經(jīng)”)等等。對于像太陽這樣在黃道上運動的天體，其偽黃經(jīng)度數(shù)和真正的黃經(jīng)度數(shù)是相等的。而對黃道之外的天體，則二者是有區(qū)別的(當然，除了正好在二至圈——過冬、夏至點及赤極、黃極的大圓——上的點之外)，距黃道越遠，差別越大。
　　其二，文中給出了所謂黃赤道差的變化規(guī)律。將赤道均分為24等分。用上述方法求取每一分段相當?shù)狞S道度數(shù)。此度數(shù)與相應(yīng)赤道度數(shù)的差即所謂黃赤道差。這是中國古代所求得的第一個黃赤道差規(guī)律。黃赤道差后來在中國歷法計算中起了很重要的作用，作為首創(chuàng)者的張衡其貢獻也是不可磨滅的。
　　除了劉昭所引的這段文字之外，在晉、隋兩《書》的“天文志”里所引述的葛洪的話中轉(zhuǎn)引了一段題為《渾天儀注》的文字；在唐代《開元占經(jīng)》第一卷里編有一段題為《張衡渾儀注》和一段題為《張衡渾儀圖注》的文字。把這3段文字和劉昭所引的《渾儀》一文相比較后可以知道，葛洪所引的《渾天儀注》這段文字不見于劉昭所引，而見于《張衡渾儀注》中?！稄埡鉁唭x注》的剩余部分和《張衡渾儀圖注》即是劉昭所引文字的分割，但又有所增刪。除此之外，在《開元占經(jīng)》卷二十六“填星占”中還有3小段題為《渾儀》的文字；卷六十五的“天市垣占”下小注中有題為《張衡渾儀》的文字一句。這4段文字也不見于劉昭所引?？偫ㄉ鲜銮闆r，可以得出兩點結(jié)論：其一，劉昭所引只是張衡《渾儀》一文的節(jié)選。張衡原文的內(nèi)容更為豐富一些。但豐富到何種程度，現(xiàn)已無可考。且自《隋書· 經(jīng)籍志》以來的目錄著作中，對《渾儀》(或《渾天儀》)一文從來只標注為“一卷”。因此，想來不會有驚人的數(shù)量出入。其二，張衡《渾儀》一文確曾被人作過注，還補過圖注。注和圖注大概不是一人所注，且大概不是張衡本人所加，否則就不會有單獨的《渾儀》一文的存在了。
　　這幾段與《渾儀》有關(guān)的文字中當代研究家最關(guān)心的是葛洪所引的《渾天儀注》是否是張衡原作的問題。因為這一段文字素來被現(xiàn)代研究家視作中國古代渾天說的代表作，甚至視其地位猶在《靈憲》之上。過去人們當然把它看作是張衡的作品。但到70年代末，有人對此提出了全盤的否定。認為所有冠以或不冠以張衡之名的《渾儀》、《渾儀注》、《渾儀圖注》、《渾天儀注》等等都是后人的作品。嗣后，又有人對之作了全面的辯駁，維護了傳統(tǒng)的觀點。這一段爭論前后歷時長達12年?，F(xiàn)在看來，全面否定張衡有《渾天儀》一文傳世的論點已基本失敗，即至少可以肯定，劉昭所引的《渾儀》一文是張衡原作。但否定者仍有其歷史貢獻，他啟發(fā)人們?nèi)プ⒁夤糯墨I流傳中的復(fù)雜情況。例如，過去人們并未認識到《渾儀》一文還有行星和恒星等方面的內(nèi)容。同時，也仍然還有理由可以懷疑葛洪所引《渾天儀注》一段是否是張衡原注。因為第一，這一段名之為“注”，而在古代文獻中，加不加“注”字是有本質(zhì)差別的。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《渾天儀》，則加“注”字的《渾天儀注》就不只是《渾天儀》原文，而且還有注文。第二，《渾天儀注》的思想就其正確面而言，并不超出《靈憲》。如果我們把《靈憲》中的地看作是浮于水面，孤居天中央，遠較天為小的陸地的話，那么這與《渾天儀注》所說的“地如雞子中黃，孤居于天內(nèi)，天大而地小。天表里有水，天之包地猶殼之裹黃。天地各乘氣而立，載水而浮”等這段綱領(lǐng)性的話并無矛盾。反之，《渾天儀注》中認為“北極……出地上三十六度”，這段話當不可能是注重實際觀測的張衡的結(jié)論。張衡的誕生地南陽，長期當太史令的地點洛陽，都不會有北極出地三十六度的現(xiàn)象。根據(jù)他曾到過全國很多地方的經(jīng)歷來看，張衡也似乎不應(yīng)有北極出地為固定值的概念。這大概也正是他在《靈憲》一文中未提北極出地數(shù)值的原因。有鑒于此，寧可把《渾天儀注》的作者問題作為存疑，而期待今后的研究與發(fā)現(xiàn)。

瑞輪
　　莢更是一件前所未有的機械裝置。所謂莢是一種神話中的植物。據(jù)說長在堯帝的居室階下。隨著新月的出現(xiàn)，1天長1個莢，到滿月時長到15個莢。過了月圓之后，就一天掉1個莢。這樣，數(shù)一數(shù)莢的莢數(shù)就可以知道今天是在一個朔望月中的哪一天和這天的月相了。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。
　　遺憾的是關(guān)于張衡渾天儀中的動力和傳動裝置的具體情況史書沒有留下記載。張衡寫的有關(guān)渾天儀的文章也只留存片斷。這片斷中也沒有提及動力和傳動裝置問題。近幾十年來，人們曾運用現(xiàn)代機械科技知識對這個裝置作了一些探討。最初，人們曾認為是由一個水輪帶動一組齒輪系統(tǒng)構(gòu)成。但因有記載明言渾天儀是“以漏水轉(zhuǎn)之”，而又有記載明言這漏水又是流入一把承水壺中以計量時間的。因此，就不能把這漏水再用來推動原動水輪。所以，原動水輪加齒輪傳動系統(tǒng)的方案近年來受到了懷疑。最近有人提出了一種完全不同的設(shè)計。他們把漏壺中的浮子用繩索繞過天球極軸，和一個平衡重錘相連。當漏壺受水時壺中水量增加，浮子上升，繩索另一頭的平衡錘下降。這時繩索牽動天球極軸，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。此種結(jié)構(gòu)比水輪帶動齒輪系的結(jié)構(gòu)較為合理。因為(i)張衡時代的齒輪構(gòu)造尚相當粗糙，難以滿足張衡渾天儀的精度要求。(ii)這個齒輪系必含有相當數(shù)量的齒輪，而齒輪越多，帶動齒輪旋轉(zhuǎn)的動力就必須越大。漏壺細小緩慢的水流量就越難以驅(qū)動這個系統(tǒng)。(iii)更關(guān)鍵的是前面已提到的漏壺流水無法既推動儀器，又用于顯示時刻。而浮子控制的繩索傳動就可避開上述三大困難。人們已就此設(shè)想做過小型的模擬實驗。用一個直徑為6.5厘米，高3.5厘米的圓柱形浮子和一塊27克重的平衡重錘，就可通過繩索帶動質(zhì)量為1040克的旋轉(zhuǎn)軸體作比較均勻的轉(zhuǎn)動。其不均勻的躍動在一晝夜中不過數(shù)次，且躍動范圍多在2°以下，這種誤差在古代的條件下是可以允許的。因此，看來浮子- 平衡重錘- 繩索系統(tǒng)比原動水輪- 齒輪系統(tǒng)的合理性要大一些。不過，張衡的儀器是個直徑達1米以上的銅制大物。目前的小型實驗尚不足以保證在張衡的儀器情況下也能成功，還有待更進一步的條件極相近的模擬實驗才能作出更可信的結(jié)論。
　　不管張衡的動力和傳動系統(tǒng)的實情究竟如何，總之，他是用一個機械系統(tǒng)來實現(xiàn)一種與自然界的天球旋轉(zhuǎn)相同步的機械運動。這種作法本身在中國是史無前例的。由此開始，我們誕生了一個制造水運儀象的傳統(tǒng)，它力圖用機械運動來精確地反映天球的周日轉(zhuǎn)動。而直到20世紀下半葉原子鐘發(fā)明和采用之前，一切機械鐘表都是以地球自轉(zhuǎn)，亦即天球的周日轉(zhuǎn)動為基礎(chǔ)的。所以，中國的水運儀象傳統(tǒng)乃是后世機械鐘表的肇始。誠然，在公元前4世紀到公元前1世紀的希臘化時代，西方也出現(xiàn)過一種浮子升降鐘(anaphoric clock)，它的結(jié)構(gòu)和最近人們所設(shè)想的浮子- 平衡錘- 繩索系統(tǒng)渾天儀相仿，不過其中所帶動的不是一架天球儀，而是一塊平面星圖?？墒窃陔S后的羅馬時代和黑暗的中世紀，浮子升降鐘的傳統(tǒng)完全中斷而消失。所以，中國的水運儀象傳統(tǒng)對后世機械鐘表的發(fā)展具有極其重要的意義。而這個傳統(tǒng)的創(chuàng)始者張衡的功績自然也是不可磨滅的。
　　從當時人的描述來看，張衡渾天儀能和自然界的天球的轉(zhuǎn)動配合得絲絲入扣，“皆如合符”，可見渾天儀的轉(zhuǎn)動速度的穩(wěn)定性相當高。而渾天儀是以刻漏的運行為基礎(chǔ)的。由此可以知道，張衡的刻漏技術(shù)也很高明。

地動儀
　　公元132年，我國著名科學(xué)家張衡發(fā)明了最早的地震儀，稱為候風(fēng)地動儀。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(yīng)。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。當時利用這架儀器成功地測報了西部地區(qū)發(fā)生的一次地震，引起全國的重視。這比起西方國家用儀器記錄地震的歷史早一千多年。
　　張衡的另一個有杰出貢獻的科學(xué)領(lǐng)域是地震學(xué)。他的代表作就是震爍古今的候風(fēng)地動儀的發(fā)明。不過，要聲明的是，現(xiàn)在中國所見到的地動儀，并不是張衡發(fā)明的地動儀，而是后人復(fù)原的。張衡發(fā)明的地動儀早就毀于戰(zhàn)火了，地動儀發(fā)明于陽嘉元年(公元132年)。這是他在太史令任上的最后一件大工作。在《后漢書·張衡傳》中對這件事有較詳細的記載。自19世紀以來即有人力圖運用現(xiàn)代科技知識，根據(jù)《后漢書》的記載來復(fù)原張衡的這項偉大的發(fā)明。到了20世紀50年代，王振鐸先生“復(fù)原”了張衡地動儀（見右圖），并且被認為是科學(xué)的，甚至廣泛的被納入小學(xué)生課本。不過，王振鐸復(fù)原的地動儀多次在公開場合大出洋像，它要么不能動，要么就是跺腳也會被當成地震，可是人們卻誤信王振鐸的復(fù)原就是張衡原本的發(fā)明， 國內(nèi)外學(xué)者也因此早就開始不停的否定它。其中不乏言辭激烈者，這給張衡甚至整個中國古代科技的名譽帶來很大的負面影響?，F(xiàn)今證明，不是張衡的地動儀有錯，而是王振鐸先生的復(fù)原有原理性錯誤。不過，王振鐸在地動儀外型上的復(fù)原，還是卓有建樹的，這點應(yīng)該肯定。
　　關(guān)于地動儀的結(jié)構(gòu)，目前流行的有兩個版本：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(guān)在“都柱”周圍。這一種模型最近已被基本否定。 另一種模型由地震局馮銳提出，即“都柱”是懸垂擺（見于袁宏的《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(guān)”），地震時，“都柱”撥動小球，小球擊發(fā)控制龍口的機關(guān)，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（見左圖）。該模型經(jīng)模擬測試，結(jié)果與歷史記載吻合。
　　張衡這臺儀器性能良好，曾成功測到過隴西的一次地震，據(jù)當時記載：“驗之以事，合契若神?！鄙踔量梢詼y到發(fā)生在數(shù)千里外而在洛陽并無人有震感的地震。這臺儀器不僅博得當時人的嘆服，就是在今天的科學(xué)家看來也無不贊嘆。世界上地震頻繁，但真正能用儀器來觀測地震，在國外，那是19世紀以后的事。候風(fēng)地動儀乃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年之久！

歷法討論
　　張衡曾參加過一次東漢王朝的歷法大討論，這件事發(fā)生在漢安帝延光二年(公元123年)。據(jù)《漢書·律歷志》記載，張衡當時任尚書郎之職。這次大討論的起因是，有人從圖讖和災(zāi)異等迷信觀念出發(fā)，非難當時行用的較科學(xué)的東漢《四分歷》，提出應(yīng)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(yīng)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(xí)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(xí)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。

漢賦貢獻
　　張衡是漢賦發(fā)展史上承前啟后、具有劃時代巨大貢獻的重要作家。在他一生作賦的生涯中，首先是虛心學(xué)習(xí)，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(yīng)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(shù)上的創(chuàng)意。如《應(yīng)間》，固然蹤跡東方朔的《答客難》和班固的《答賓戲》，但是又不似東方朔反話正說，辛辣尖刻地發(fā)泄遭時不遇的憤誹，也不似班固隱微地抒發(fā)內(nèi)心 以二世才術(shù)，位不過郎 的不平衡的怨思，而是通過有人對自己自安帝元初二年（公元115年）為太史令，六年未遷升，建光元年（公元121年）轉(zhuǎn)官接近皇帝、較有權(quán)勢的公車司馬令后，于順帝永建元年（公元126年）又復(fù)任太史令，認是 失志 ， 非進取之勢也 ，故說非難閑話的回答，重在表明自己堅持高尚修潔的操守： 捷徑邪至，我不忍以投步；干進茍容，我不忍以歙（脅）肩。 奉順敦篤，守以忠信；得之不休（美），不獲不吝（恥）.并且盡管不被世俗理解也不愁悶， 居下位而不憂 ，一心 與世殊技，固孤是求 ，在太史令的位置上篤志于天文、科技的潛心研究，根本不以官職勢祿為意的人生志向?？疾鞆埡庖簧辈话?，淡泊寧靜地投身于祖國的科學(xué)事業(yè)，而且做出了享譽世界的偉大成就，推動了人類文明進展的事實，此賦自有震撼人心的人格力量。經(jīng)如此廣收博取的學(xué)習(xí)繼承，張衡更突出的還在于能融匯貫通，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(zhuǎn)變，而掀開了抒情小賦的創(chuàng)作時代。張衡賦的代表作歷來公認為是《二京賦》、《思玄賦》和《歸田賦》。

其他貢獻
　　從上面所介紹的渾天儀和候風(fēng)地動儀的構(gòu)造即可得知，張衡掌握了很高明的機械技術(shù)。他的朋友崔瑗在為他寫的墓碑中贊道：“數(shù)術(shù)窮天地，制作侔造化?！鼻耙痪涫堑浪麛?shù)學(xué)天文學(xué)知識之淵博，后一句則是贊他制造的各種器物之神奇。其實，神奇是由于他巧妙地運用各種機械技術(shù)的結(jié)果。
　　傳說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(zhuǎn)；一件是一只木雕，能在天上飛翔。
　　關(guān)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?！薄读凶印珕枴泛汀?a target="_blank" href="/shiren_view_9bb66e43ac9bb66e/">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(fēng)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(fēng)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(fēng)箏上用線控制飛行的操縱機構(gòu)。
　　關(guān)于三個輪子可以自轉(zhuǎn)的機械，古來就有不同意見。南宋學(xué)者王應(yīng)麟認為是一種記里鼓車。這種車利用一組齒輪系把大車轉(zhuǎn)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(shè)想看來不大符合“三輪可使自轉(zhuǎn)”的意思。敲鼓的動作一般是不當作轉(zhuǎn)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(fù)創(chuàng)造”(按：這是《宋書·禮志》的摘引，實非原文)?？磥?，指南車的形象更符合于“自轉(zhuǎn)”的用詞，因為不管下面輪子怎么轉(zhuǎn)，車上的人只見到指南車木人的手指在自動地轉(zhuǎn)向南方。
　　總之，張衡在機械技術(shù)方面是非常高明的?！短接[· 工藝部九》引晉代葛洪《抱樸子》曰：“木圣：張衡、馬鈞是也?！爆F(xiàn)在的中國科技史家都公認馬鈞是我國三國時代一位杰出的機械發(fā)明家，而在葛洪看來，張衡、馬鈞都是一代木圣。
　　《后漢書·張衡傳》中提到，張衡寫過一部書叫《算罔論》。此書至遲到唐代已經(jīng)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(luò)天地而算之，故稱《靈憲算罔論》。從《九章算術(shù)·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(xué)著作是應(yīng)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(zhì)，給球體定名為渾。他研究過球的外切立方體積和內(nèi)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，但卻是我國第一個理論求得π的值。另外，如果按照錢寶琮先生對《靈憲》的?？保骸?日月)其徑當天周七百三十分之一，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。
　　不過，從劉徽注中也可以看到，這位100多年之后的大數(shù)學(xué)家對張衡的數(shù)學(xué)有較嚴厲的批評，認為張衡：“欲協(xié)其陰陽奇耦之說而不顧疏密矣！雖有文辭，斯亂道破義，病也！”如按此批評來看，則錢寶琮先生所作的?？彼坪跷幢囟挤蠌埡獾脑瓉頂?shù)字。

其他方面的成就
　　張衡曾被唐代人看作是東漢時代的大畫家。張彥遠的《歷代名畫記》卷三記有：“張衡作《地形圖》，至唐猶存?！边@幅《地形圖》中是否還有地理科學(xué)上的意義，現(xiàn)已無可考了。當時還流傳有他用腳畫一只神獸的故事。故事雖然神化了，但也反映出張衡有很高的畫技。
　　他當過太史令，因而對史學(xué)也有許多研究。他曾對《史記》、《漢書》提出過批評，并上書朝廷，請求修訂。他又對東漢皇朝的歷史檔案作過研究，曾上表請求專門從事檔案整理工作，補綴漢皇朝的史書。這些上書均無下文。
　　他還研究文字訓(xùn)詁的學(xué)問，著有《周官訓(xùn)詁》一書。當時崔瑗評價說：廣大學(xué)者都對它提不出異議來。
　　他又是個大文學(xué)家，他的《二京賦》曾花了10年的創(chuàng)作功夫，可見其創(chuàng)作態(tài)度的嚴肅。這篇賦不但文辭優(yōu)美，膾炙人口，而且其中諷刺批評了當時統(tǒng)治集團的奢侈生活，其思想性也是比較高的。他在河間相任期時創(chuàng)作的《四愁詩》受到文學(xué)史家鄭振鐸先生的高度評價，稱之為“不易得見的杰作”。他的《思玄賦》中有大段文字描述自己升上了天空，遨游于眾星之間，可說是一篇優(yōu)雅的科學(xué)幻想詩。除了上述諸文外，遺留至今的還有《溫泉賦》、《歸田賦》等20多篇，都是辭、義俱佳的力作。
　　張衡雖然在年輕時就已才聞于世，但他卻從無驕傲之心，他的性格從容淡靜，不好交接俗人，也不追求名利。大將軍鄧騭是當時炙手可熱的權(quán)勢人物，多次召他，他都不去。后來他當了官，顯然因為這種性格，使他很長時間不得升遷。他對此毫不在意，而是孜孜于鉆研科學(xué)技術(shù)。大概是為了回答好心人的勸慰，他寫了《應(yīng)閑》一文以表明自己的志向。文中說到，有的人勸他不要去鉆研那些難而無用的技術(shù)，應(yīng)該“卑體屈己，美言”以求多福。他回答說：“君子不患位之不尊，而患德之不崇；不恥祿之不厚，而恥知之不博?！边@二句擲地有聲的話，表明了他不慕勢利而追求德智的高尚情操。他認為能不能得到高位是由命運決定的。這種想法現(xiàn)代人當然會目之為唯心主義。但張衡的落腳點卻是在于認為對高位“求之無益”，智者是不去追求它的。反之，叫他去“卑體屈己”以求升官，他說這是“貪夫之所為”，自己是羞于為此的。他特別還回答了學(xué)技術(shù)的問題，說是你們認為這些技術(shù)無用，我卻唯恐高明的人不教我。這里充分表達出張衡作為一個科學(xué)家渴求知識、敢于和鄙棄知識的社會愚昧思想作斗爭的崇高精神。
　　張衡雖然淡于名利，卻不是一味清高，不問政治，不講原則的人。恰恰相反，他一生中有許多事跡表明了他有他的政治理想和抱負。他更堅持作為一個科學(xué)家的鮮明品格的實事求是原則。
　　張衡的政治抱負也很簡單，就是8個字：佐國理民，立德立功。而佐國理民的具體目標和方法則是改革時弊，加強禮制，剔除奸佞，鞏固中央。
　　在張衡的時代正是政治日漸腐敗，宦官逐漸在和外戚的斗爭中權(quán)力越來越大，而地方豪強也趁中央衰落之際猖獗起來，他們一起對人民的剝削壓榨越加殘酷。對這些腐敗黑暗現(xiàn)象張衡都有過抗爭。他曾向順帝上書，諷示近世宦官為禍，要皇帝“惟所以稽古率舊，勿令刑德八柄不由天子”，要求皇帝“恩從上下，事依禮制”。對選拔人才的方法他也提出建議加以改革。在河間相任期時他還積極進行了抑制豪強的斗爭。當時朝廷腐敗，像張衡那樣個人的斗爭已無濟于事。就在他上書要皇帝警惕宦官為禍不久，順帝卻又下詔特許受封為列侯的宦官可以收養(yǎng)義子，繼承爵位，使宦官獲得了和貴族世家同樣的世襲特權(quán)！張衡明白了，他的反宦官斗爭已沒有意義。所以，后來順帝問他：當今天下所憎恨的是什么人？這時，在宦官們環(huán)視之下，他已無話可說，只好“詭對而出”。由此，他思想里充滿了矛盾和痛苦。他晚年的詩賦里大量反映了這種情緒。后人把他的《四愁詩》和偉大詩人屈原的《離騷》相比，這并不是沒有理由的。
　　由于黑暗勢力的強大，張衡晚年有消極避世的思想，因而有《歸田賦》之作。這是封建制度下的時代悲劇，不足以減損張衡這位偉大科學(xué)家為人民所建立的豐功偉績。他在詩中開始指摘“天道之微昧”，表露出對統(tǒng)治者的失望；他仍然諷刺熱衷利祿的人，說他們是“貪餌吞鉤”。這些都說明，張衡的是非觀念仍然是十分清晰的。
　　已故的中國科學(xué)院院長郭沫若曾為張衡墓碑題詞道：“如此全面發(fā)展之人物，在世界史中亦所罕見。萬祀千齡，令人景仰?！边@是當代中國人民的共同心聲！
　　附：四愁詩(節(jié)選)
　　我所思兮在泰山，欲往從之梁父艱。側(cè)身東望涕沾翰。美人贈我金錯刀，何以報之英瓊瑤。路遠莫致倚逍遙，何為懷憂心煩勞?

人物生平

博通經(jīng)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(lǐng)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(nèi)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(diào)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?qū)W，少年時便會做文章。16歲以后曾離開家鄉(xiāng)到外地游學(xué)。他先到了當時的學(xué)術(shù)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(xué)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(xué)府太學(xué)，結(jié)識了后來著名的學(xué)者崔瑗，與他結(jié)為摯友。張衡興趣廣泛，自學(xué)《五經(jīng)》，貫通了六藝的道理，而且還喜歡研究算學(xué)、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(yīng)命。

公元100年（永元十二年），張衡應(yīng)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(diào)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(jīng)》，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(jīng)》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(jīng)》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(xué)還要興起來的呢?！睗h安帝早就聽說張衡善術(shù)學(xué)，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(diào)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(xué)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(dān)任官職，往往多年都不得遷升。自從離開史官的職務(wù)五年后，又回到原職。于是設(shè)客問體，作《應(yīng)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(dān)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(diào)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。

公元139年（永和四年），張衡逝世，享年六十二歲。

公元1009年（宋徽宗大觀三年），張衡因算學(xué)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”。