張衡的故事

『壹』 古代科學家張衡的故事

數星星的孩子》
晚上，滿天的星星像明珠一樣閃亮。一個孩子坐在院子里，靠著奶奶，仰起頭，對著夜空數星星。一顆，兩顆，一直數到了幾百顆。
奶奶笑著說：「傻孩子，又在數星星了。那麼多星星，一閃一閃地亂動，眼都看花了，你能數得清嗎？」
孩子說：「奶奶，我能數得清。星星是在動，可不是亂動。您看，這顆星星和那顆星星，總是離那麼遠。」
爺爺走過來，說：「孩子，你看得很仔細。天上的星星是在動，可是它們之間的距離是不變的。我們的祖先把它們分成一組一組的，還給
它們起了名字。」爺爺停了停，指著北邊的天空，說：「你看，那七顆星連起來像一把勺子，叫北斗星。勺口對著的一顆亮星，就是北極星。北斗星總是繞著北極星轉。」
爺爺說的話是真的嗎？這孩子一夜沒睡好，幾次起來看星星。他看清楚了，北斗星果然繞著北極星慢慢地轉動。
這個數星星的孩子叫張衡，是東漢人。他長大後刻苦鑽研天文，成了著名的天文學家

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張衡（78～139），字平子，是我國東漢時期著名的科學家、文學家，他的出生地在現在的河南省南陽縣的石橋鎮。他的祖父張堪做過太守，為官清廉。父親早逝，因此張衡家裡很貧窮。張衡從小就勤奮好學，加上天資聰穎，很早就聞名鄉里。

據史書記載，他10歲時就「能五經貫六藝」，過目成誦。他興趣很廣泛，常常涉獵自然科學方面的讀物，而且寫得一手好辭賦。

一天，張衡從一本詩集里讀到四句詩，描述了北斗星在各個季節傍晚時的變化：「斗柄指東，天下皆春；斗柄指南，天下皆夏；斗柄指西，天下皆秋；斗柄指北，天下皆冬。」他覺得這太有意思了。天上的繁星閃爍，有的像箕，有的像斗，有的像狗，又有的像熊，它們的運行義各有怎樣的規律呢？這簡直是太美妙了。於是張衡根據詩的內容又參考別的書籍畫成了天象圖，每夜只要是沒有雲彩，他就默默地對著天象圖仔細觀察著夜空。廣漠的星空有多少難解之謎呀，他觀察著、記錄著、思考著，他的腦袋裡裝滿了各式各樣的問題，充滿了五顏六色的幻想。後來，他終於確認那四句詩里描述得不夠准確，事實上斗柄早春指東北，暮春卻指東南。

少年時代對日月星辰的觀察，激發了張衡努力探索天文奧秘的決心。後來他兩度出任中央政府專管天文的太史令，在這方面取得了輝煌的成就。據《辭海》所記：他首次正確解釋月食是由月球進入地影而產生；觀測和記錄了中原地區能看到的2500顆星星，並且繪制了我國第一幅較完備的星圖；他創制了世界上第一台候風地動儀；創造了指南車、自動記里鼓車和能飛行數里的木鳥。

渴求知識的張衡總是感到自己知識的不足，不滿17歲時，他辭別父母獨身一人到外地訪師求學。在古都長安，他游覽了當地的名勝古跡，考察了周圍的山川形勢、物產風俗和世態人情。在當時的京都洛陽，他結識了不少有學問的朋友，其中有一個叫崔瑗，精通天文、數學、歷法，還是很有名氣的書法家。張衡登門向他求教。正是由於他這種虛心好學的精神使得他在各方面獲益匪淺。除了在天文學方面有傑出成就外，在地震學的研究上也是舉世矚目的，他創制的候風地動儀比歐洲相類似的儀器問世早1700多年。他還是東漢六大畫家之一，他寫的《二京賦》「精思博會，十年乃成」，為人們所津津樂道。

河南省南陽縣的北面有張衡墓和平子讀書台，墓碑上有郭沫若的題詞：「如此全面發展之人物，在世界史上亦所罕見」。

張衡：字平子，世為南陽著姓。祖父堪，字君游，少治《梁丘易》，光武時，為蜀郡太守，拜騎都尉，後拜漁陽太守
，卒後妻子貧困。衡父無聞。我國著名的天文學家，文學家。發明了世界第一個地震測試儀器——地動儀。張衡在寫作上，
也是個多面手。他一生中，結合他的科學研究、機儀製作、政治生涯、友朋往來，還寫下許多文字，就目前存留於世的就有
20餘篇，包括文、銘、誥、贊、書、上疏等形式；在天文學專著方面，有《靈憲》、《渾儀圖注》、《漏水轉渾天儀注》
、《玄圖》和已經失傳的《算罔論》。

前言：
「太素之前，幽清玄靜，寂寞冥默，不可為象。厥中惟虛，厥外惟無，如是者永久焉。斯為之溟
滓，蓋乃道之根也。道根既建，自無生有。太素始萌，萌而未兆，並氣同色，渾沌不分。故《道德》
之言雲：『有物混成，先天地生』。其氣體固未可得而形，其遲速固未可得而紀也。如是者又永久焉
。斯謂龐鴻，蓋乃道之干也。道干既育，有物成體。於是元氣剖判，剛柔始分，清濁異位，天成於外
，地定於內。天體於陽，故圓以動；地體於陰，故平以靜。動以行施，靜以化合，堙郁構精，時育庶
類，斯為太元，蓋乃道之實也」。
—————張衡《靈憲》

張衡的成才之路：
東漢王朝是當時世界上的強國，政治、經濟、文化都處於領先地位。發達繁榮的經濟文化，安定
和平的政治局面，為張衡學習提供了一個良好的社會環境。
少年時代的張衡就天資聰明，態度謙虛，好學深思，奮發有為，求知慾旺盛，學習熱情飽滿。在
少年時代就熟讀了《詩經》、《書經》、《易經》、《禮紀》、《春秋》等經典名著。在當時，只有
熟讀了這些經書，才能做官。但張衡思想開闊，不受傳統觀念的束縛，對做官不感興趣，相反，他對
文學卻十分愛好，特別是對司馬相如、揚雄等文學家的作品心向神往，苦心鑽研，不但能深刻地理解
，而且能夠背誦。這些作品強烈地震撼著張衡年輕的心靈，他希望自己將來也能成為他們那樣的文學
家。同時他不滿足於「閉門家中坐，苦讀聖賢書」的生活了，他渴望出外游學，多接觸實際，以充實
生活和開闊自己的眼界，尋求更多的知識。公元94年，19歲的張衡懷著遠游的志願，告別了親人，
離開了生他養他的美麗故鄉——南陽，踏上了游覽名都大川，訪師求友的旅途。張衡在往來於渭河流
域中，走遍了坦盪肥沃的渭河平原，觀賞了巍峨青翠的終南山，奇險峻峭的華山，並且訪民俗，問物
產，尋古跡，對西漢雄偉壯麗的都城建築，市井布局用心考察。通過這次游覽，他不但加深了對前人
文學作品的體會，而且積累了大量的文學素材，為他後來寫成著名的《西京賦》奠定了堅實的基礎。
張衡勤奮好學，品德優良，才華出眾，得到了南陽郡守的察舉，然而，在他看來，君子不擔心自
己的官位不尊崇，卻擔心自己的品德不高尚；不為自己的俸祿不多而覺得羞愧，卻為自己的見識不廣
博為恥辱。所以，他學習不限於五經，對天文、地理、氣象、文學無不兼學並覽。正如崔瑗評價他為
：「一物不知實以為恥，聞一善言，不勝其喜」。這就是張衡，一個勤奮好學，不流習俗，具有遠大
志向，以為社會貢獻為己任的有志青年。
張衡在洛陽通過五、六年艱苦的學習生活，他的學業和文學創作水平逐漸提高，成了一位名符其
實的青年學者。他寫了《定情賦》、《扇賦》、《七辯》等許多作品，並開始構思《二京賦》的創作
。可是，由於他的家境比較貧寒，無法在京師長期游學，不得不回到南陽應清官鮑德的邀請擔任主簿
，因工作比較清閑，使他得以集中精力進行文學創作。憑著對故鄉的摯愛，他還創作了富有激情的《
南都賦》，歌頌了故鄉山河的壯麗，土地的肥沃，物產的豐饒。除此之外，他還寫出了名著《二京賦
》即：《西京賦》、《東京賦》，還有很多詩、賦、文、書等。
從公元108年到111年，張衡一直住在自己的家鄉，專心進修學業。經過了刻苦不懈的努力，在學
問的許多方面都有所收獲。就在這期間，張衡開始精讀揚雄的《太玄經》。《太玄經》是一部研究宇
宙現象的哲學著作，也談到天文歷算等方面的問題。特別是「渾天說」尤為吸引張衡。但由於寫得比
較簡略，使張衡有一種不滿足的感覺，他准備在此基礎上做進一步的研究。在研究《太玄經》的過程
中，張衡費了很大功夫，在精讀的同時進行了詳細的研究和分析，曾寫出了《太玄經註解》，並繪制
了《太玄圖》。《太玄經註解》和《太玄圖》就是張衡讀《太玄經》的心得。在這兩部著作里，反映
了張衡的一些哲學思想。可惜這兩部著作都沒有流傳下來。通過研究《太玄經》，張衡也接觸到不少
我國古代歷史上的唯物論、無神論的遺產。《太玄經》里的唯物主義因素啟發了張衡向大自然中追求
真理的慾望。張衡在精讀《太玄經》以後，就逐漸從文學創作轉向哲學研究，特別對宇宙間最偉大的
自然現象規律，如天文、歷法、數學等科學理論開始了學習。並且製造科學儀器，對天文現象等實行
詳細地觀察和長期地測量工作。
在研究《太玄經》的同時，張衡還對《墨經》產生了極大的興趣。《墨經》是墨子弟子及其後學
概括發展墨子思想的一部著作。它記錄總結了春秋戰國時期關於手工業方面的許多知識，提出了古代
物理學和數學的許多概念和見解。書中不僅涉及到認識論、邏輯學、經濟學等社會科學范疇的廣闊內
容，還包含有時間、空間、物質結構、力學、光學和幾何學等自然科學方面的多種知識，其中有些問
題闡述嚴密，說理透徹，具有十分重要的科學價值，在古典哲學和自然科學著作中是一部不可多得的
珍品。然而，墨家思想長期無人問津，墨家的科學成果更是受到冷遇。張衡能沖破儒家思想的束縛，
致力墨學研究，這在當時需要非凡的膽略。
張衡讀古人書籍，善於採取其中精華，前能銳意前進，在科學研究上開辟新道路。這正是我們祖
國科學史上最偉大光榮的傳統，值得後人借鑒學習。

張衡的思想：
（一）天體演化思想：
天地萬物是怎樣起源的，又是怎樣發展的，這個問題是宇宙觀的核心。「在人類的認識史中，從
來就有關於宇宙發展法則的兩種見解，一種是形而上學的見解，一種是辯證法的見解，形成了互相對
立的兩種宇宙觀」。（《毛澤東選集》第一卷《矛盾論》）唯物辯證的宇宙觀是對宇宙發展法則的正
確和科學的見解，唯心主義形而上學的宇宙觀是對宇宙發展規律歪曲和顛倒的反映。
張衡所著的《元圖》和《靈憲》是兩部集中反映他的哲學宇宙觀的重要著作。張衡在這兩部著作
中，繼承了春秋戰國至漢代的唯物主義傳統，提出了「太治」、「太」、「太素」、「元氣」等哲學
范疇，以論述宇宙萬物的起源。他說：「元者，無形之類，自然之根，作於太始，莫之與先」。所謂
「自然之根」，就是指天地萬物的根源。這里，張衡明確地指出：天地萬物最早的起源，既不是什麼
上帝、神靈的旨意，也不是什麼絕對的理論，而是「無形之類」的「元」，也就是太始。
在張衡看來，天地的生成可分為三個階段。第一階段稱作「溟滓」，這就是早就存在的幾何空間
。「厥中惟虛，厥外惟無」，整個空間一片沉寂，什麼物質性的東西都沒有。但是，存在著宇宙萬物
變化發展的規律。有了這個基礎，就能從無產生出有來。首先產生的是各種不同的物質性元氣，互相
混合在一起，不斷地運轉，渾沌不分。這就是第二階段，稱作「龐鴻」。又經過很長的時間，這團元
氣清濁逐漸分開，天在外面形成了，地在裡面定下了。天地構合精氣，生育出萬物來。這個階段稱作
「太元」。於是，在天上形成了各種天體，地上產生了萬物。張衡認為天地萬物是從原始的渾沌未分
的元氣發展而來的。元氣是物質性的，其中包含不同質的陰氣和陽氣，自然現象的千差萬別及相互影
響，體現了陰陽二氣具有的不同物質性能及其相互作用。這是一種原始唯物主義的宇宙發生論和萬物
生成說。

『貳』 張衡天文學家的故事。

張衡是南陽人。十七歲那年，他離開家鄉，先後到了長安和洛陽，在太學里用功讀書。當時洛陽和長安都是很繁華的城市，城裡的王公貴族過的是驕奢淫逸的生活。張衡對這些都看不慣。他寫了兩篇文學作品《西京賦》和《東京賦》（西京就是長安，東京就是洛陽），諷刺這種現象。據說他為了寫這兩篇作品，經過深思熟慮，反復修改，前後一共花了十年工夫，可見他研究學問的精神是很認真嚴肅的。

但是張衡的特長還不是文學，他特別愛好數學和天文研究。朝廷聽說張衡是個有學問的人，召他到京里做官，先是在宮里做郎中，後來，擔任了太史令，叫他負責觀察天文。這個工作正好符合他研究的興趣。

經過他的觀察研究，他斷定地球是圓的，月亮是借太陽的照射才反射出光來。他還認為天好像雞蛋殼，包在地的外面；地好像雞蛋黃，在天的中間。這種學說雖然不完全精確，但在一千八百多年以前，能說出這種科學的見解來，不能不使後來的天文學家欽佩。

不光是這樣，張衡還用銅製造了一種測量天文的儀器，叫做「渾天儀」。上面刻著日月星辰等天文的現象。他設法利用水力來轉動這種儀器。據說什麼星從東方升起來，什麼星向西方落下去，都能在渾天儀上看得清清楚楚。

那個時期，經常發生地震。有時候一年一次，也有一年兩次。發生了一次大地震，就影響到好幾十個郡，城牆、房屋發生倒坍，還死傷了許多人畜。

當時的封建帝王和一般人都把地震看作是不吉利的徵兆，有的還趁機宣傳迷信、欺騙人民。

但是，張衡卻不信神，不信邪，他對記錄下來的地震現象經過細心的考察和試驗，發明了一個測報地震的儀器，叫做「地動儀」。

地動儀是用青銅製造的，形狀有點像一個酒壇，四圍刻鑄著八條龍，龍頭向八個方向伸著。每條龍的嘴裡含了一顆小銅球：龍頭下面，蹲了一個銅制的蛤蟆，對准龍嘴張著嘴。哪個方向發生了地震，朝著那個方向的龍嘴就會自動張開來，把銅球吐出。銅球掉在蛤蟆的嘴裡，發出響亮的聲音，就給人發出地震的警報。

公元138年2月的一天，張衡的地動儀正對西方的龍嘴突然張開來，吐出了銅球。按照張衡的設計，這就是報告西部發生了地震。

可是，那一天洛陽一點也沒有地震的跡象，也沒有聽說附近有哪兒發生了地震。因此，大夥兒議論紛紛，都說張衡的地動儀是騙人的玩意兒，甚至有人說他有意造謠生事。

過了幾天，有人騎著快馬來向朝廷報告，離洛陽一千多里的金城、隴西一帶發生了大地震，連山都有崩塌下來的。大夥兒這才信服。

『叄』 張衡的故事

張衡的故事：

張衡從小就愛想問題，對周圍的事物總要尋根究底，弄個水落石出。在一個夏天的晚上，張衡和爺爺、奶奶在院子里乘涼。他坐在一張竹床上，仰著頭，獃獃地看著天空，還不時舉手指指劃劃，認真地數星星。

張衡對爺爺說：「我數的時間久了，看見有的星星位置移動了，原來在天空東邊的，偏到西邊去了。有的星星出現了，有的星星又不見了。它們不是在跑動嗎？」

爺爺說道：「星星確實是會移動的。你要認識星星，先要看北斗星。你看那邊比較明亮的七顆星，連在一起就像一把勺子，很容易找到……」

「噢！我找到了！」小張衡興奮地又問道：「那麼，它是怎樣移動的呢？」爺爺想了想說：「大約到半夜，它就移到上面，到天快亮的時候，這北斗就翻了一個身，倒掛在天空……」

這天晚上，張衡一直睡不著，好幾次爬起來看北斗星。當他看到那排成勺子樣的北斗星果然倒掛著，他非常高興！心想：這北斗星為什麼會這樣轉來轉去，是什麼原因呢？天一亮，他便趕去問爺爺，誰知爺爺也講不清楚。於是，他帶著這個問題，讀天文書去了。

後來，張衡長大了，皇帝得知他文才出眾，把張衡召到京城洛陽擔任太史令，主要是掌管天文歷法的事情。為了探明自然界的奧秘，年輕的張衡常常一個人關在書房裡讀書、研究，還常常站在天文台上觀察日月星辰。

他創立了「渾天說」，並根據「渾天說」的理論，製造了渾天儀。這個大銅球裝在一個傾斜的軸上，利用水力轉動，它轉動一周的速度恰好和地球自轉一周的速度相等。而且在這個人造的天體上，可以准確地看到太空的星象。

(3)張衡的故事擴展閱讀：

張衡像他的祖父一樣，自小刻苦向學，少年時便會做文章。16歲以後曾離開家鄉到外地游學。他先到了當時的學術文化中心三輔（今陝西省西安市一帶）地區。

這一地區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創作素材。以後又到了東漢都城洛陽。在那兒，他進過當時的最高學府太學，結識了後來著名的學者崔瑗，與他結為摯友。

張衡興趣廣泛，自學《五經》，貫通了六藝的道理，而且還喜歡研究算學、天文、地理和機械製造等。但在青年時期，他的志趣大半還在詩歌、辭賦、散文上，盡管他才高於世，卻沒有驕傲之情。平常從容淡泊，不喜歡與俗人相交。

『肆』 張衡發明地動儀的故事

公元132年（陽嘉元年），張衡在太史令任上發明了最早的地動儀，稱為候風地動儀。據《後漢書·張衡傳》記載：地動儀用精銅鑄成，圓徑八尺，頂蓋突起，形如酒樽，用篆文山龜鳥獸的形象裝飾。中有大柱，傍行八道，安關閉發動之機。

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隻蟾蜍與其對應。任何一方如有地震發生，該方向龍口所含銅珠即落人蟾蜍口中，由此便可測出發生地震的方向。經過試驗，與所設制，符合如神，自從有書籍記載以來，是沒有過的。

曾經一龍機發，地不覺動，雒陽的學者都責怪不足信，幾天之後，送信人來了，果然在隴西地發生地震，眾人於是都服其神妙。自此之後，朝廷就令史官記載地動發生的地方。

關於地動儀的結構，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，控制龍口的機關在「都柱」周圍。這一種模型已被基本否定。 另一種模型由地震局馮銳提出，即「都柱」是懸垂擺（見袁宏《後漢紀》），擺下方有一個小球，球位於「米」字形滑道交匯處（即《後漢書·張衡傳》中所說的「關」），地震時，「都柱」撥動小球，小球擊發控制龍口的機關，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並充當儀器的腳。該模型經模擬測試，結果與歷史記載吻合。

世界上地震頻繁，但真正能用儀器來觀測地震，在國外，是19世紀以後的事。候風地動儀是世界上的地震儀之祖。雖然它的功能尚只限於測知震中的大概方位，但它卻超越了世界科技的發展約1800年。

(4)張衡的故事擴展閱讀：

在科學發明創造方面，張衡更是對中國和世界文化做出了極大貢獻。中國的渾天儀，從公元前一世紀中葉起，開始了迅速的發展。西漢的耿壽昌發明了最早的渾天儀。公元125年左右張衡在耿壽昌、傅安和賈逵的基礎上，加上地平環和子午環，製作成了完整的渾天儀。

李約瑟給予了很高的評價：「張衡是演示用渾儀（中間裝有地的模型）的首創者，同時又成功地利用水力來運轉渾儀（包括觀測用）上的環圈，他用一種方法把演示和觀測兩者的效用結合起來了。自此以後，這兩種渾儀的制用方法經過幾百年都沒有多少改變」；「據我們所知，關於渾儀的資料，以張衡的《渾儀》一書的殘篇為最古（約公元125年）。」

他還創製成功了世界上最早的用水力轉動的渾天儀（亦名渾象）。根據《宋書·天文志》記載，該渾天儀至東晉猶存。張衡在公元132年製造了測定地震的候風地動儀，非常科學和准確，史稱「驗之以事，合契若神」。此外張衡還製造了三輪自轉車、指南車、自飛木雕等。

『伍』 張衡的地動儀 發明故事

張衡觀天察地

張衡是東漢時候傑出的科學家。他從小就愛想問題，對周圍的事物，總要尋根究底，弄個水落石出。

在一個夏天的晚上，張衡和爺爺、奶奶在院子里乘涼。他坐在一張竹床上，仰著頭，獃獃地看著天空，還不時舉手指指劃劃，認真地數星星。

張衡對爺爺說：「我數的時間久了，看見有的星星位置移動了，原來在天空的，偏到西邊去了。有的星星出現了，有的星星又不見了。它們不是在跑動嗎？」

爺爺說道：「星星確實是會移動的。你要認識星星，先要看北斗星。你看那邊比較明亮的七顆星，連在一起就像燙衣服的熨斗，很容易找到……」

「噢！我找到了！」小張衡很興奮又問：「那麼，它是怎樣移動的呢？」

爺爺想了想說：「大約到半夜，它就移到地平線上，到天快亮的時候，這北斗就翻了一個身，倒掛在天空……」

這天晚上，張衡一直睡不著，多次起來看北斗。夜深人靜，當他看到那閃爍而明亮的北斗星時，果然倒掛著，他感到多麼高興啊！他想：這北斗為什麼會這樣轉來轉去，是什麼原因呢？天一亮，他便趕去問爺爺，誰知爺爺也講不清楚。於是，他帶著這個問題，讀天文書去了。

後來，張衡長大了，皇帝得知他文才出眾，把張衡召到京城洛陽擔任太史令，主要是掌管天文歷法的事情。

為了探明自然界的奧秘，年輕的張衡常常一個人關在書房裡讀書、研究，還常常站在天文台上觀察日月星辰。他想，如果能製造出一種儀器，能夠上觀天，下察地，預報自然界將要發生的情況，這對人們預防災害，揭穿那些荒誕的迷信鬼話，該是多麼好啊！

於是，張衡把從書本中和觀察到的材料，進行分析研究，開始了試制「觀天察地」儀器的工作。他把研究的心得先寫成一本書，叫做《靈憲》。在這本書里，他告訴人們：天是球型的，像個雞蛋，天就像雞蛋殼，包在地的外面，地就像蛋黃，就叫做「渾天說」。

接著，張衡根據這種「渾天說」的理論，開始設計、製造儀器了。不知經過多少個風雨晨昏，熬過多少個不眠之夜，一個當時世界上最先進的天文儀器－－渾天儀誕生了。這個大銅球很像今天的地球儀，它裝在一個傾斜的軸上，利用水力轉動，它轉動一周的速度恰好和地球自轉一周的速度相等。而且在這個人造的天體上，可以准確地看到太空中的星象。張衡說：「天上的星星，能見的共有二千五百顆，但我們經常能看到的卻只有一百二十顆。」

後來，張衡經過努力鑽研，又發明創造了世界上第一架能預報地震的儀器－－地動儀。這個地動儀也是鋼鑄造的，形狀像個酒壇子，四周鑄著八條龍，每條龍口裡含著一個小銅球。只要哪一條龍口中的銅球吐了出來，就預示著那個方向發生地震了。測試非常靈驗，沒有一次不準。

張衡在科學上的創造發明是偉大的，這是由於他從小就愛科學，勤奮地學習鑽研和不懈地觀察實驗，而且能把書本知識和實踐經驗結合起來，通過自己刻苦研究、創造才獲得的。