张衡是宋朝著的天文学家吗( 二 )


关于地动仪的结构,流行的有两个版本:王振铎模型,即“都柱”是一个类似倒置酒瓶状的圆柱体,控制龙口的机关在“都柱”周围 。这一种模型已被基本否定 。另一种模型由地震局冯锐提出,即“都柱”是悬垂摆(见袁宏《后汉纪》),摆下方有一个小球,球位于“米”字形滑道交汇处(即《后汉书·张衡传》中所说的“关”),地震时,“都柱”拨动小球,小球击发控制龙口的机关,使龙口张开 。另外,冯锐模型还把蟾蜍由面向樽体改为背向樽体并充当仪器的脚 。该模型经模拟测试,结果与历史记载吻合 。
世界上地震频繁,但真正能用仪器来观测地震,在国外,是19世纪以后的事 。候风地动仪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 。
【张衡是宋朝著的天文学家吗】浑天仪
张衡在西汉耿寿昌发明的浑天仪的基础上,根据自己的浑天说,创制了一个比以前都精确、全面得多的“浑天仪” 。
漏水转浑天仪是一种水运浑象 。用一个直径四尺多的铜球,球上刻有二十八宿、中外星官以及黄赤道、南北极、二十四节气、恒显圈、恒隐圈等,成一浑象,再用一套转动机械,把浑象和漏壶结合起来 。以漏壶流水控制浑象,使它与天球同步转动,以显示星空的周日视运动,如恒星的出没和中天等 。它还有一个附属机构即瑞轮冥菜,是一种机械日历,由传动装置和浑象相连,从每月初一起,每天生一叶片;月半后每天落一叶片 。它所用的两级漏壶是现今所知最早的关于两级漏壶的记载 。
张衡在创作了浑天仪之后曾写过一篇文章 。此文全文已佚 。只是在梁代刘昭注《后汉书·律历志》时作了大段引述而使之传世 。刘昭注中把这段文字标题为《张衡浑仪》 。称之为“浑仪”可能是刘昭所作的一种简化 。在古代,仪器的定名并不严格 。虽然后世将“浑仪”一词规范为专指观测仪器,但在隋、唐以前,“浑仪”也可用于表演仪器 。
指南车
张衡制造的指南车利用机械原理和齿轮的传动作用,由一辆双轮独辕车组成 。车箱内用一种能自动离合的齿轮系统,车箱外壳上层置一木刻仙人,无论车子朝哪个方向转动,木人伸出的臂都指向南方 。
历法
张衡曾参加过在汉安帝延光二年(公元123年)的一次历法大讨论,据《后汉书·律历志》记载,张衡时任尚书郎 。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 。[17]
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 。
《灵宪》是张衡有关天文学的一篇代表作,全面体现了张衡在天文学上的成就和发展 。原文被《后汉书·天文志》刘昭注所征引而传世 。文中介绍的天文学要点如下:
张衡认为宇宙是无限的,天体的运行是有规律的;月光是日光的反射,月蚀起因于地遮日光,月绕地行且有升降 。他认识到太阳运行(应是地球公转)的某些规律,正确解释了冬季夜长、夏季夜短和春分、秋分昼夜等时的起因 。他指出在中原可以见到的星有2500个,与今人所知略近 。他经过对某些天体运转情况的观测,得出一周天为三百六十五度又四分度之一的结论,与近世所测地球绕日一周历时365天5小时48分46秒的数值相差无几 。