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古代科学家张衡的故事
及啊
人气:246 ℃ 时间:2020-03-28 04:50:06
解答
数星星的孩子》
晚上,满天的星星像明珠一样闪亮.一个孩子坐在院子里,靠着奶奶,仰起头,对着夜空数星星.一颗,两颗,一直数到了几百颗.
奶奶笑着说:“傻孩子,又在数星星了.那么多星星,一闪一闪地乱动,眼都看花了,你能数得清吗?”
孩子说:“奶奶,我能数得清.星星是在动,可不是乱动.您看,这颗星星和那颗星星,总是离那么远.”
爷爷走过来,说:“孩子,你看得很仔细.天上的星星是在动,可是它们之间的距离是不变的.我们的祖先把它们分成一组一组的,还给
它们起了名字.”爷爷停了停,指着北边的天空,说:“你看,那七颗星连起来像一把勺子,叫北斗星.勺口对着的一颗亮星,就是北极星.北斗星总是绕着北极星转.”
爷爷说的话是真的吗?这孩子一夜没睡好,几次起来看星星.他看清楚了,北斗星果然绕着北极星慢慢地转动.
这个数星星的孩子叫张衡,是东汉人.他长大后刻苦钻研天文,成了著名的天文学家
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张衡(78~139),字平子,是我国东汉时期著名的科学家、文学家,他的出生地在现在的河南省南阳县的石桥镇.他的祖父张堪做过太守,为官清廉.父亲早逝,因此张衡家里很贫穷.张衡从小就勤奋好学,加上天资聪颖,很早就闻名乡里.
据史书记载,他10岁时就“能五经贯六艺”,过目成诵.他兴趣很广泛,常常涉猎自然科学方面的读物,而且写得一手好辞赋.
一天,张衡从一本诗集里读到四句诗,描述了北斗星在各个季节傍晚时的变化:“斗柄指东,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.”他觉得这太有意思了.天上的繁星闪烁,有的像箕,有的像斗,有的像狗,又有的像熊,它们的运行义各有怎样的规律呢?这简直是太美妙了.于是张衡根据诗的内容又参考别的书籍画成了天象图,每夜只要是没有云彩,他就默默地对着天象图仔细观察着夜空.广漠的星空有多少难解之谜呀,他观察着、记录着、思考着,他的脑袋里装满了各式各样的问题,充满了五颜六色的幻想.后来,他终于确认那四句诗里描述得不够准确,事实上斗柄早春指东北,暮春却指东南.
少年时代对日月星辰的观察,激发了张衡努力探索天文奥秘的决心.后来他两度出任中央政府专管天文的太史令,在这方面取得了辉煌的成就.据《辞海》所记:他首次正确解释月食是由月球进入地影而产生;观测和记录了中原地区能看到的2500颗星星,并且绘制了我国第一幅较完备的星图;他创制了世界上第一台候风地动仪;创造了指南车、自动记里鼓车和能飞行数里的木鸟.
渴求知识的张衡总是感到自己知识的不足,不满17岁时,他辞别父母独身一人到外地访师求学.在古都长安,他游览了当地的名胜古迹,考察了周围的山川形势、物产风俗和世态人情.在当时的京都洛阳,他结识了不少有学问的朋友,其中有一个叫崔瑗,精通天文、数学、历法,还是很有名气的书法家.张衡登门向他求教.正是由于他这种虚心好学的精神使得他在各方面获益匪浅.除了在天文学方面有杰出成就外,在地震学的研究上也是举世瞩目的,他创制的候风地动仪比欧洲相类似的仪器问世早1700多年.他还是东汉六大画家之一,他写的《二京赋》“精思博会,十年乃成”,为人们所津津乐道.
河南省南阳县的北面有张衡墓和平子读书台,墓碑上有郭沫若的题词:“如此全面发展之人物,在世界史上亦所罕见”.
张衡:字平子,世为南阳著姓.祖父堪,字君游,少治《梁丘易》,光武时,为蜀郡太守,拜骑都尉,后拜渔阳太守
,卒后妻子贫困.衡父无闻.我国著名的天文学家,文学家.发明了世界第一个地震测试仪器——地动仪.张衡在写作上,
也是个多面手.他一生中,结合他的科学研究、机仪制作、政治生涯、友朋往来,还写下许多文字,就目前存留于世的就有
20余篇,包括文、铭、诰、赞、书、上疏等形式;在天文学专著方面,有《灵宪》、《浑仪图注》、《漏水转浑天仪注》
、《玄图》和已经失传的《算罔论》.
前言:
“太素之前,幽清玄静,寂寞冥默,不可为象.厥中惟虚,厥外惟无,如是者永久焉.斯为之溟
滓,盖乃道之根也.道根既建,自无生有.太素始萌,萌而未兆,并气同色,浑沌不分.故《道德》
之言云:‘有物混成,先天地生’.其气体固未可得而形,其迟速固未可得而纪也.如是者又永久焉
.斯谓庞鸿,盖乃道之干也.道干既育,有物成体.于是元气剖判,刚柔始分,清浊异位,天成于外
,地定于内.天体于阳,故圆以动;地体于阴,故平以静.动以行施,静以化合,堙郁构精,时育庶
类,斯为太元,盖乃道之实也”.
—————张衡《灵宪》
张衡的成才之路:
东汉王朝是当时世界上的强国,政治、经济、文化都处于领先地位.发达繁荣的经济文化,安定
和平的政治局面,为张衡学习提供了一个良好的社会环境.
少年时代的张衡就天资聪明,态度谦虚,好学深思,奋发有为,求知欲旺盛,学习热情饱满.在
少年时代就熟读了《诗经》、《书经》、《易经》、《礼纪》、《春秋》等经典名著.在当时,只有
熟读了这些经书,才能做官.但张衡思想开阔,不受传统观念的束缚,对做官不感兴趣,相反,他对
文学却十分爱好,特别是对司马相如、扬雄等文学家的作品心向神往,苦心钻研,不但能深刻地理解
,而且能够背诵.这些作品强烈地震撼着张衡年轻的心灵,他希望自己将来也能成为他们那样的文学
家.同时他不满足于“闭门家中坐,苦读圣贤书”的生活了,他渴望出外游学,多接触实际,以充实
生活和开阔自己的眼界,寻求更多的知识.公元94年,19岁的张衡怀着远游的志愿,告别了亲人,
离开了生他养他的美丽故乡——南阳,踏上了游览名都大川,访师求友的旅途.张衡在往来于渭河流
域中,走遍了坦荡肥沃的渭河平原,观赏了巍峨青翠的终南山,奇险峻峭的华山,并且访民俗,问物
产,寻古迹,对西汉雄伟壮丽的都城建筑,市井布局用心考察.通过这次游览,他不但加深了对前人
文学作品的体会,而且积累了大量的文学素材,为他后来写成著名的《西京赋》奠定了坚实的基础.
张衡勤奋好学,品德优良,才华出众,得到了南阳郡守的察举,然而,在他看来,君子不担心自
己的官位不尊崇,却担心自己的品德不高尚;不为自己的俸禄不多而觉得羞愧,却为自己的见识不广
博为耻辱.所以,他学习不限于五经,对天文、地理、气象、文学无不兼学并览.正如崔瑗评价他为
:“一物不知实以为耻,闻一善言,不胜其喜”.这就是张衡,一个勤奋好学,不流习俗,具有远大
志向,以为社会贡献为己任的有志青年.
张衡在洛阳通过五、六年艰苦的学习生活,他的学业和文学创作水平逐渐提高,成了一位名符其
实的青年学者.他写了《定情赋》、《扇赋》、《七辩》等许多作品,并开始构思《二京赋》的创作
.可是,由于他的家境比较贫寒,无法在京师长期游学,不得不回到南阳应清官鲍德的邀请担任主簿
,因工作比较清闲,使他得以集中精力进行文学创作.凭着对故乡的挚爱,他还创作了富有激情的《
南都赋》,歌颂了故乡山河的壮丽,土地的肥沃,物产的丰饶.除此之外,他还写出了名著《二京赋
》即:《西京赋》、《东京赋》,还有很多诗、赋、文、书等.
从公元108年到111年,张衡一直住在自己的家乡,专心进修学业.经过了刻苦不懈的努力,在学
问的许多方面都有所收获.就在这期间,张衡开始精读扬雄的《太玄经》.《太玄经》是一部研究宇
宙现象的哲学著作,也谈到天文历算等方面的问题.特别是“浑天说”尤为吸引张衡.但由于写得比
较简略,使张衡有一种不满足的感觉,他准备在此基础上做进一步的研究.在研究《太玄经》的过程
中,张衡费了很大功夫,在精读的同时进行了详细的研究和分析,曾写出了《太玄经注解》,并绘制
了《太玄图》.《太玄经注解》和《太玄图》就是张衡读《太玄经》的心得.在这两部著作里,反映
了张衡的一些哲学思想.可惜这两部著作都没有流传下来.通过研究《太玄经》,张衡也接触到不少
我国古代历史上的唯物论、无神论的遗产.《太玄经》里的唯物主义因素启发了张衡向大自然中追求
真理的欲望.张衡在精读《太玄经》以后,就逐渐从文学创作转向哲学研究,特别对宇宙间最伟大的
自然现象规律,如天文、历法、数学等科学理论开始了学习.并且制造科学仪器,对天文现象等实行
详细地观察和长期地测量工作.
在研究《太玄经》的同时,张衡还对《墨经》产生了极大的兴趣.《墨经》是墨子弟子及其后学
概括发展墨子思想的一部著作.它记录总结了春秋战国时期关于手工业方面的许多知识,提出了古代
物理学和数学的许多概念和见解.书中不仅涉及到认识论、逻辑学、经济学等社会科学范畴的广阔内
容,还包含有时间、空间、物质结构、力学、光学和几何学等自然科学方面的多种知识,其中有些问
题阐述严密,说理透彻,具有十分重要的科学价值,在古典哲学和自然科学著作中是一部不可多得的
珍品.然而,墨家思想长期无人问津,墨家的科学成果更是受到冷遇.张衡能冲破儒家思想的束缚,
致力墨学研究,这在当时需要非凡的胆略.
张衡读古人书籍,善于采取其中精华,前能锐意前进,在科学研究上开辟新道路.这正是我们祖
国科学史上最伟大光荣的传统,值得后人借鉴学习.
张衡的思想:
(一)天体演化思想:
天地万物是怎样起源的,又是怎样发展的,这个问题是宇宙观的核心.“在人类的认识史中,从
来就有关于宇宙发展法则的两种见解,一种是形而上学的见解,一种是辩证法的见解,形成了互相对
立的两种宇宙观”.(《毛泽东选集》第一卷《矛盾论》)唯物辩证的宇宙观是对宇宙发展法则的正
确和科学的见解,唯心主义形而上学的宇宙观是对宇宙发展规律歪曲和颠倒的反映.
张衡所著的《元图》和《灵宪》是两部集中反映他的哲学宇宙观的重要著作.张衡在这两部著作
中,继承了春秋战国至汉代的唯物主义传统,提出了“太治”、“太”、“太素”、“元气”等哲学
范畴,以论述宇宙万物的起源.他说:“元者,无形之类,自然之根,作于太始,莫之与先”.所谓
“自然之根”,就是指天地万物的根源.这里,张衡明确地指出:天地万物最早的起源,既不是什么
上帝、神灵的旨意,也不是什么绝对的理论,而是“无形之类”的“元”,也就是太始.
在张衡看来,天地的生成可分为三个阶段.第一阶段称作“溟滓”,这就是早就存在的几何空间
.“厥中惟虚,厥外惟无”,整个空间一片沉寂,什么物质性的东西都没有.但是,存在着宇宙万物
变化发展的规律.有了这个基础,就能从无产生出有来.首先产生的是各种不同的物质性元气,互相
混合在一起,不断地运转,浑沌不分.这就是第二阶段,称作“庞鸿”.又经过很长的时间,这团元
气清浊逐渐分开,天在外面形成了,地在里面定下了.天地构合精气,生育出万物来.这个阶段称作
“太元”.于是,在天上形成了各种天体,地上产生了万物.张衡认为天地万物是从原始的浑沌未分
的元气发展而来的.元气是物质性的,其中包含不同质的阴气和阳气,自然现象的千差万别及相互影
响,体现了阴阳二气具有的不同物质性能及其相互作用.这是一种原始唯物主义的宇宙发生论和万物
生成说.张衡的这种从无到有从小到大的宇宙生成理论,不但符合物质世界的发展规律,而且也符
合物质不灭的先进定律,比起18世纪驰名世界的德国康德所创造的星云学说早了1600多年.
(二)无限宇宙思想:
“八极之维,经二亿三万二千三百里,……过此而往者,未知或知也.”
“宇之表无极,宙之端无穷”.
——————张衡《灵宪》
什么是“宇”?什么是“宙”?战国时期著名政治家商鞅的老师尸佼就下过一个严格的定义:“
四方上下曰宇,往古来今曰宙”.也就是说,宇指空间,宙指时间.关于宇宙是否有边界的问题,我
国自唐宋以后一直争论得很激烈.其中有一些人曾经发表过很有科学思想的精辟见解.但是,这些论
述大都只是从哲学上的推理,很少涉及到天文学的本身.张衡作为一位伟大的天文学家,他曾经从天
文学的角度论述了宇宙的无限性.在这个意义上说,要比仅从哲学概念上所作的推想更为深刻,所以
也就更有价值.的推想更为深刻,所以也就更有价值.
在张衡看来,天是有边界的.天究竟是什么形质的东西?在《灵宪》中虽然没有明确的说明,但
是可以推想得出来的.元气形成了天,其精气形成了日月众星.因此,除掉星体和元气之外,天上是
没有其他东西的.张衡所认为的天,只是相对位置固定不变的众恒星所构成的天穹.恒星之间并没有
什么固定的联系,更不是都固定在一个固体球壳上,众恒星所包围的天球,就是天的边界.日月五星
等巡行的天体,则在各自的轨道上在天球以内运动.天球的外面是没有天体的,究竟还存在什么东西
?这是不知道的,所以说“过此而往者,未知或知也”.这就是说,宇宙和天地并不是一回事,天地
是有大小的,宇宙则无边际,天地只是宇宙的一部分,天地之外的部分,仅仅是看不到而已.所以,
张衡又进一步补充说:“宇之表无极,宙之端无穷”.宇宙不但在空间上是无限的,而且在时间上也
是无穷的.这是一个十分卓越的见解,是十分光辉的科学辩证思想.张衡的宇宙无限思想同马克思主
义在宇宙问题上的认识是完全一致的.张衡认为的实际天球是虚空中分布着众多天体,它们可以自由
运动,而在同一时代,西方人却没有这种区分.在西方,古希腊哲学家亚里士多德在公元前四世纪就
提出:真实的宇宙结构象是一个透明的大水晶球,星辰都镶嵌在这个水晶球上.这种认识为公元2世
纪时的托勒密所继承.张衡的无限宇宙思想,比水晶球认识要进步得多.
(三)政治思想:
“盖闻前哲首务,务于下学上达,佐国理民”.
“今公子苟好剿民以娱乐,忘民怨之为仇也;好殚物以穷宠,忽下叛而生忧也.”
“夫水所以载舟,亦所以覆舟,坚冰作于履霜,寻木起于蘖栽.”
“捷径邪至,我不忍以投步;干进苟容,我不忍以歙肩.”
张衡其人:
张衡所处的时代,是东汉从强盛渐趋衰落的时代.这期间,外戚与宦官争权夺利,又相互勾结,
他们各谋私利,竟相奢华,亲戚攀援,贿赂公行,诈伪丛生,政治十分昏乱.张衡在《二京赋》中写
道:“不穷乐以训俭,不殚物以昭仁”.“却走马以粪车,何惜马要袤与飞兔”,告诫统治者要爱惜
人民的物力财力,把用于游猎的马匹车辆还给农民拉粪种田,加强农业生产,以免酿成“下叛而生忧
”的祸患.张衡的《二京赋》,意在“讽谏”,比起班固的《两都赋》来,《二京赋》显得慷慨激昂
,喊出了愤恨抗议之声,充斥着严厉的警告之词:“今公子苟好剿民以偷乐,忘民怨之为仇也;好殚
物以穷宠,忽下叛而生忧也.”“夫水所以载舟,亦所以覆舟,坚冰作于履霜,寻木起于蘖栽.”意
思是:现在你们喜欢干那些祸害百姓的事,而自己寻欢作乐,忘记了老百姓早已对你们怨声载道!你
们喜欢把财物挥霍净而穷奢极欲,那是忘记了老百姓一旦造反就要生大忧了.水,可以载船,也能够
掀翻船,坚硬的冰层起自薄霜,高大的树木始于细芽.警告统治者,如果过份地穷奢极欲,劳民伤财
,人民就会起来造反,推翻他们的统治.
张衡他“不慕当世所居之官”,不交权贵显宦,所以官职“积年不徙.”面对一些闲言碎语和少
数人的挖苦,嘲弄,张衡写了一篇文章,题为《应间》,意思是回答诽谤.文章明确表达了自己的为
人和志向.他说:“君子不患位之不尊,而患德之不崇;不耻禄之不夥,而耻智之不博.”意思是君
子不忧虑地位不尊荣,忧虑的是德行不高尚;不以待遇低为羞耻,羞耻的是学识不渊博.张衡在《应
间》里也谈到自己的为人,确实令人敬仰.针对那些为了升官发财而不择手段,“怀丈夫之容,而袭
婢之态”的依势趋利者,十分蔑视和憎恶.张衡说:“捷径邪至,我不忍以投步;干进苟容,我不忍
以歙肩.”得“之不休,不获不吝.”意思是有些人把邪门歪道当成升官的捷径,我却不愿迈一步;
取悦权贵以求富贵的人,我绝不同他为伍.得的不是正道,我就是不得也不以为耻.这些话犹如江河
怒涛,激荡山河,充分显示出张衡那副科学家的铮铮铁骨,读后令人为之叹服.
在《思玄赋》的末尾,张衡写道:“天长地久岁不留,俟河之清祗怀忧……回志去曷来从玄諆,
获我所求夫何思!”意思是:天地是长久的,岁月却不停地流逝,要等到盛明时代的出现,那只能是
自怀忧愁……要排除那些不现实的想法,遵从我自己的既定目标,只要获得了我所渴求的东西,还需
要再想什么呢?张衡所渴求的只能是科学知识,而绝不是升官发财.从《思玄赋》里可以看出,张
衡像一朵荷花,出污泥而不染.他不媚权贵,光明磊落,藐视名利,看重科学;珍惜时光,自强不息
,把全部身心都献给了祖国的科学事业
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