每天一本小人书:东汉著名科学家张衡

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今天是3月5日,我们要讲的小人书故事是《东汉著名科学家张衡》。

内容提要

张衡是我国东汉时期的著名科学家、文学家,他从小勤奋好学,热爱祖国。他没有利用祖父的关系走捷径去谋求官职,而是经常拜访经学大师去探索科学文化知识。后来,他又利用做官的有利条件,为发展农田水利做出贡献。他经过多年刻苦研究,大胆探索,发明了浑天仪,提出“浑天说”。他还发明了具有极大科学价值的地震仪,测定地震方向和震级,又发明候风仪和记里鼓车。张衡虽然只活了六十二岁,但他的科学成果是永生的,他的地震仪至今还在为我们准确地测定地震。此外,张衡的文学名著《两京赋》等,在我国文学史上也始终闪耀着光辉。象他这样全面发展之人才,在世界史上也是罕见的。

公元七十八年,我国的大科学家、大文学家张衡,诞生在现在的河南省、南阳县北五十里的石桥镇。这一带山川雄壮,风景美丽,是当时的经济和文化先进地区之一。

张衡的祖父虽然做过官,但并没有遗留下什么财产。张衡的父亲死得又早,家境比较困难。但他日以继夜地刻苦学习,少年时代,就是个勤学好思的优秀学生。

张衡很受少年朋友们的尊重,但他从不骄傲,总是和同学们一起讨论研究学问,取别人之长,补自己之短。

当时的南阳一带,已经能用先进的水力鼓风炉冶炼了。张衡的兴趣很广,他在学习之余,还有机会关心先进的科学技术,这对他后来立志于科学事业,是有一定影响的。

他为了实地考察,增长阅历,毅然结束了书斋生活,离家“远游”。

张衡如果是为了做官,完全可以直奔当时的都城洛阳,投奔祖父的故交。可他却去游历“三辅”,探求知识。

张衡横渡当时的湍水、均水,经过盛产良玉的蓝田。关于蓝田玉的种种神奇传说,吸引着张衡,他在蓝田作了短暂停留。

张衡在三辅地区游历了约一年。这期间,他去过秦代的都城咸阳,阿房官经过项羽的火劫,己经是废墟了。这位有着诗人气质的科学家,心头涌起感情的激浪。

东汉的都城虽然已经不在长安了,但张衡对这旧都的宫阙、市井,以及游侠王候的故事,是很有兴趣的。这些丰富的生活,为他在十二年以后写成的万言长诗《二京赋》提供了可贵的素材。

登上长安附近的终南山,可以鸟瞰京兆地区,富饶的土地,壮丽的山河,更唤起了张衡对祖国深沉的爱。

张衡登上骊山,游了温泉。当时的科学知识,还不能解释温泉这一具有神秘色彩的自然现象。这位热爱科学的年青人,难免要思考求索。

张衡每到一处考察游览,总要记下自己的感受,为科学研究累集资料,为文学创作收集素材。他的早年诗作《温泉赋》,就是在“远游”这一年中写成的。

张衡离开三辅地区,回洛阳时,乘船顺黄河而下,饱览两岸胜景。而且黄河又是中华民族文化发源地,张衡对她更有着特殊的感情。

张衡穿过秦岭,是要经过太华山的。如果登上太华山(即现在的华山),那么富饶的关中平原就可以尽收眼底了。

张衡到陕县(即今天的三门峡市),就要弃舟走陆路了。因为这样他可以游览渑池、函谷关等名胜古迹。沿谷水而下,当时最繁华的雒阳,就可以遥遥在望了。

张衡到达洛阳大约是永元七年(公元九十五年)。繁华的都市,贵族子弟的裘马轻肥生涯,并没引起这位十八岁的科学家的羡慕,所以史书只记载他“观太学,遂通五经,贯六艺。”

进了当时的太学,就意味着不久可以做官。京中的大官,大多是张衡的同乡,有的还和他祖父相熟,可是张衡并没利用这种关系进太学。他只是拜访了一些太学中的所谓经学大师。

张衡为什么不争取进太学呢?因为太学里学的“经学”,僵死得毫无生气,有的还附会迷信神怪。张衡情愿和各地来洛阳的有志青年一起,探讨真正的科学知识和文学艺术。

张衡在洛阳时的青年朋友中,有后来的古文经学大师马融。马融和他的学生郑玄在古文经学上的成就,名噪千古。崔瑷和张衡也很要好,这位精通天文、数学的青年英俊的学者,曾给张衡很大影响。

张衡在洛阳五六年时间,立志于科学研究,并从事文学创作,好几次谢绝人们聘请他做官。

后来,因为家庭贫寒,无力支持张衡继续在洛阳学习,他不得不接受鲍德的邀请,跟这位南阳郡太守当主簿去了。

主簿,主要是处理和起草一些文件,工作比较清闲,张衡充分利用业余时间,积极从事科学研究和文艺创作。

南阳是张衡的故乡,因此他更热爱这块土地。他利用一切机会,认真调查当地的水力资源和灌溉情况。

由于张衡热心于农田水利科研事业,在他的帮助下,南阳郡连年夺得丰收,而邻郡却每年都有灾荒。

“水力鼓风炉”,是张衡童年就感兴趣的,现在他当然更常去研究。他后来发明“地动仪”,是需要很高的冶炼工艺的,张衡在这时又一次积累了经验。

张衡在做主簿时写成的长诗《两京赋》,轰动了当时的京都,读书人无不争阅。科研工作和文艺创作都需付出巨大劳动,张衡的勤奋和刻苦精神,也就可想而知了。

张衡在南阳郡当主簿共九年时间,后来因为太守鲍德升任大司农,他也就带着几箱读旧了的书籍,辞别当地父老,回到家乡去钻研学问了。

张衡在家乡钻研学问时,曾又一次谢绝到京城去做官。他系统地研究了前代的科学知识,继承前人成果,为自己的创造发明打下了基础。

张衡曾详细地研究过杨雄的《太玄经》,这是一部包括数学和天文的哲学著作。这位一百多年前学者的渊博学识,张衡很为推崇,特别是杨碓勇于放弃自己陈旧的学术观点,接受先进成就的精神,更使张衡感动。

杨碓在天文学上原来是主张“盖天说”的,后来接受了更先进的“浑天说”,当时他在学术界和政界已有相当威望了,能做到这一点是不容易的。张衡为《太玄经》加注绘图,继承其先进成果。

安帝永初五年(公元111年),因为皇帝亲自征召张衡进京,这次他再也不能推托了,而且京中有很多有利条件,对他的科研工作也有帮助。所以他再次离开故乡,前往洛阳。

到了洛阳,经过考试,张衡被任命为尚书台的低级官员一一郎中。他对职位高低是不会计较的,高兴的是有了更好的学习机会,因为尚书台的文献资料比较多。

张衡在尚书台工作了不到四年,他的学业突飞猛进,决心攀登科学高峰的意志,也更加坚定了。

汉安帝元初元年(公元114年),张衡被提升为尚书侍郎,后来又调任太史令。这次调任,他很受鼓舞,因为太史令是负责有关天文等科学工作的,和他的兴趣爱好,结合得更紧了。

张衡在做太史令期间,把全部心血都花在天文学上。深更半夜,人们都已经进入梦乡,可这位科学家还在观察天上的星星,记下方位。张衡那时所记下的星星数字,已经接近于现代肉眼所见的成果了。

为了得到可靠的数据,为了掌握月亮圆缺的变化规律,张衡一连好些日子不睡,他看呀!记呀!连他自己家里的人都以为他“入迷”了。

他长期的辛勤劳动,终于结出了“硕果”。他断论,月亮不会发光,它的光亮是承受于太阳。他把自己的这个科学论断,告诉一些懂天文的朋友,这在当时,还不是每个人都能够接受的。

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今天是3月4日,我们要讲的小人书故事是《罗斯福》。

张衡总是把自己的科学成果,看成是新的起点,不断地向更深的领域迈进。他继续观察太阳,有时整天守在晷”的旁边。“晷”是古代测日影的简单仪器。

北风凛烈,京中当官的都围着炉火,可张衡还在观察自己的仪器。献身于科学的热忱,是可以抗严寒化冰雪的。

酷日当头,人们在荫凉下还要挥扇子,可张衡却在炎炎的赤日下从事他的研究工作。终于,他圆满地解释了日照时间长短的原因。

“月蚀”,当时被人们当成“神异”,要叩首下拜的。可张衡却敢于研究它,他指出,这是因为月亮被地球的影子遮住了。同时他又从“地影”的形状上,判断出地球是圆形的,从而更坚定了自己对“浑天”说的信仰

张衡把实践中的感性知识,上升到理论。当时他已经在求π=√10的数值。通过运算,张衡已经能掌握到圆周率是3.14和3.16之间了。

回回043张衡不但是个科学家,而且是一个机械制造家。他曾经制造出一个用水力推动的“活动日历”,当时叫“瑞轮莫英”。

张衡还造成过能飞的木鸟。他的木鸟上天时,人们都以为是游戏。其实,这位伟大的科学家,己经在世界航空史上迈出了第一步。

张衡的高超技艺也是惊人的,有一段时间,他经常劈很精致的竹篾,人家笑他想学竹匠了。

其实,他是要用这些竹篾来做“浑天仪”,表示地球和其他星球的运行轨道及方位,这也近似今天的天体。

有一位老木工对张衡说:“我用木头替你做!”张衡说:“浑天仪还没有实践,万一失败,你的功夫就白费了,等有把握你再动手。”张衡珍惜自己的劳动成果,但也更爱惜别人的劳动。

经过自己的实践以后,张衡决定请那位老木工动手了。他告诉老木工,通过浑天仪,可以让先进的“浑天说”为更多人所接受。而且对那些反对科学的人,它又是一种有力的斗争武器。

汉安帝元初四年(公元117年),张衡在木工师傅的帮助下,终于制成了“浑天仪”。后来又根据木模,铸成了铁的。

张衡利用“浑天仪”,向自己的学生和朋友讲解“浑天说”,大大地推广了这个先进的学说。而且在六年以后“浑天仪”还果真参加了一次斗争呢。

安帝延光二年,有一些昏庸大臣,不断建议皇帝改订历法,采用已经不适合时令的“太初历”。如果这个建议被采纳,农业生产将会遭到破坏,等于把科学拉向倒退。

张衡坚决反对这个建议,他全面地提出科学根据。张衡的科学理论,那些大臣根本就不懂,连当时掌握着最高实权的郭皇后也莫明其妙。

后来张衡搬出了“浑天仪”,这个精密的科学仪器,有力地击败了反科学的倒退行为。

公元一二一年三月,皇太后郭氏死了,汉安帝第一次真正行使自己的权力。就在这一年,张衡被提升为公车司马令。

亲友和同僚都纷纷祝贺张衡升官。其实张衡的内心并不是十分高兴的,因为公车司马令是负责禁卫、奏章、进贡物品及人员征召的,这些琐碎的行政事务,占去了他的科研时间。

在张衡做司马令时,国内的政治动荡不安,边塞的战争也相当频繁,就在这年七月,居庸关失守,守将成严阵亡。

公元一二三年四月,北匈奴入侵河西地带,直接威胁到玉门关的安全。

国内农业也连年歉收,有的地方的冰雹,竟然有斗那么大,人民的生命财产受到严重破坏

可是汉安帝面临着这样严重的局势,还是尽情享乐,就在这天灾兵祸的情况下,他还把自己的乳母王圣,封为野王君。张衡看到这种情况,感到非常痛心。

张衡的同乡杨震,为人比较耿直,几次向皇帝上言,希望按德才用人,不要专门亲近那些吹牛拍马的人。杨震的意见,根本得不到采纳。

有一次皇帝的亲信李润要杨震把李润的哥哥提拔起来当官,杨震义正词严地拒绝了。这一来李润怀恨在心,趁机在皇帝面前说杨震的坏话。

后来,皇帝就以莫须有的罪名,撤了杨震的官,命令他回乡养老。杨震的同乡、同事和好友怀着沉痛的心情,为杨震送行。

送到洛阳城西夕阳亭的时候,杨震为了表示自己对皇上的忠心,当众喝毒酒自杀了。这件事对张衡的震动很大,他气愤地回去向皇帝上言。

张衡希望汉安帝接受臣子的忠言,重视国内外严重的局势。张衡的正确意见同样没有能说服皇帝,只不过没有招来什么大祸而已。

公元一二五年三月,汉安帝死了,皇后阎氏为了自己能掌握政权,弄了个不懂事孩子做皇帝。

第二年,汉顺帝经过一场官庭战争,取代了幼年的皇帝。就在同一年,张衡也被降了职,调任原先的太史令。

张衡被降职以后,朋友们都同情他,但也有人讥笑。张衡表示,决心献身于科学事业,在科研的征途上,再坚硬的难关也要把它攻下来。

在此同时,张衡青年时代的同学崔瑷也被撤职回家了。张衡怕他象杨震一样自杀,在送崔瑷的路上,百般安慰他,可是崔瑷很开朗,他勉励张衡努力攀登科学的顶峰。

张衡重新担任太史令以后,加倍勤奋学习,努力从事制造地动仪的研究。

根据史书记载,在公元九十六年到一百二十五年间,中国连年发生地震,灾区的人民流离失所,生命财产受到威胁,农业生产遭到破坏。

张衡所担任的太史令,是专门负责了解各处地震情况的,他见到灾区人民逃到洛阳,流浪在街头,心里非常难受。

公元一百一十九年二月,京师洛阳曾发生了地震。公元一百三十三年京师又一次发生了强烈地震,城南宣备亭,地裂八十五丈。张衡和少年时期的同学马融,共同向皇帝上言,希望关心人民疾苦。

张衡为了能测定地震,掌握正确的震情,他不分昼夜地加速对地动仪的研究。夜深了,他还伏案制图。

他还和老木工一起,根据精心绘制的图纸,做成木模。他虚心向木工学习,所以学得了很高超的木匠手艺,后来被称为“木圣”。

地动仪的木模做成了,这是张衡和老木工的多年心血。但木模只能示意,要真正担负测定工作,还得铸成铜的。

铸铜,就需要得到皇帝的支持了。当时朝中那些不懂科学的昏庸大臣,当然竭力反对了,就连懂得科学的学者,也有不少人表示怀疑。

张衡尽力说服了皇帝,取得了支持。但这里潜伏着一个极大的危险,如果万一铸出来的地动仪不能测定地震,张衡就有“欺君”之罪,能引来杀身大祸。

地动仪开炉铸造了,张衡亲自参加。因为他少年时,在故乡南阳就学会了冶炼。

地动仪铸出来了。这个有点象酒樽的仪器,周身伸出八条龙头。有了地震,发生地震方向的龙嘴里就会吐出一个铜球,落到候着的铜蟾蜍里,发出响声。这样就可以测出方位和震级。

很多前来参观的人,都很敬佩张衡的铸造手艺,但对地动仪的科学价值却不敢深信。

现在是地动仪接受实践考验的时候了,张衡和一些人日夜守卫在它旁边。

正巧,那一段时期没有地震发生。于是流言蜚语出来了,说张衡花了皇上那么多钱,就造了个玩具。张衡毫不介意,他还是细心地观察自己的仪器。

有一天,地动仪测报了,从龙嘴里滚出的铜球,落进蟾蜍的嘴里,发出了清脆的响声。张衡无比高兴,他仔细观察,精心运算,作了详细记录。

张衡的地动仪测出了地震的消息,立刻传遍洛阳,但人们都当作笑话,因为那天洛阳所有的人,都没有感受到任何震波。

可是张衡还是非常镇定,他向皇帝汇报了地震的方向和震级。皇帝当然也不会相信。那些反对张衡的人暗中高兴,他们幸灾乐祸,等着看张衡倒霉了。

张衡请皇上耐心地等候受震地区的情报,如果没有情报,他情愿接受惩处。

一天一天过去了,并没有地震的情报来京。张衡的好友及家里人都很害怕,怕皇上生气降罪于张衡。可张衡还是很坦然,因为他相信科学,相信自己的仪器。

正在这时候,陇西郡飞马来京报告地震了。所报的情况,和张衡测定的方位、震级,完全相同。汉代的陇西郡,是今天的甘肃省临洮县,离洛阳一千多里,所以驿马跑了好几天才赶到。

张衡地动仪的精确性,轰动了京师,不少人都把张衡视为圣人。

除了地动仪,张衡还发明了候风仪,和记里鼓车。记里鼓车,车轮转动一里路程,车上的木人就击一下鼓,这可以测定地舆,战争时辨别方向,是很有价值的科学仪器。

张衡利用科学的事实,说服皇帝不要相信鬼神迷信。有一次,皇帝高兴了,问张衡“最可恨的是哪些人?”其实,最可恨的吹牛拍马者,正站在皇上的身边,这些人惶恐地瞪着张衡。张衡把一肚子的心里话都咽下去了。

在当时的社会里,张衡的科学创造,并没有能发挥应有的作用。木鸟,成了当时皇帝贵戚们的玩具,放上天作乐。而记里鼓车,则成了他们出游时的仪仗。张衡看到自己的劳动成果被糟蹋,他非常伤心。

他在心情极度痛苦的时候,曾经请皇上分派他整理历史。他决心学习司马迁,为后人留下一部有价值的史料。

皇上周围的小人,当然不敢让张衡整理历史,因为张衡会记下他们的丑行,使他们遗臭万年。公元一百三十六年,张衡被排挤出京师,去做河间相。张衡带着家属和自己心爱的地动仪模型,去上任了。

河间,是一个亲王的封国。所谓河间相,类似亲王的大管家。当时的河间王政,是个非常残暴荒淫的少年,前任河间相沈景,上任时见他,他猴蹲在殿上,把沈景当奴仆。

张衡上任后,知道自己处境的困难,但他决心做幽谷中的秋蓝,在任何艰难困苦的条件下,都要发出芬香。

他深入到牢房里去,清理了不少冤狱。他铁面无私,狠狠打击当地与河间王有关系的恶霸土豪。

这一来当然得罪了河问王,受到种种刁难与迫害。这位六十多岁的老科学家,在黑暗的包围之中,心中的积愤无处吐诉,通过诗作“四愁诗”,抒发了自己的胸臆。

离开自己心爱的科学事业,政治上又无所作为。在极端痛苦之中,这位老科学家守着自己的地动仪模型,与世长辞了,当时只有六十二岁。这个年龄,正是科学家最成熟的时候。

张衡虽然死了,但他的科学成果却永生。他创造的地动仪,直到今天还在为我们工作,准确地测定地震。

我国人民为了纪念这位古代的科学家,于一九五六年在他的故乡重修了张衡墓和“平子读书台”。

张衡的号叫张平子。中国科学院院长郭沫若同志在张衡墓上题词:如此全面发展之人物,在世界史中亦所罕见。万祀千龄,令人敬仰。

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