三字经里有言:三才者,天地人,三光者,日月星。
发着微光的星星,同样地受到人们的喜爱。千百年来,仰望着璀璨群星,无数人都数过它的数量。
数不完的星星,数不清的星星,在天上眨着眼睛,调皮地转动着位置,想看清楚它们的数量和位置不是一件容易的事情。
数着数着脖子酸了,眼睛发涩了,听着牛郎织女的传说也困了,渐渐地,星空是大多数人闲暇时欣赏的一幅画卷。
无数人数过星星,只有他,凭着对星星的好奇,将年幼时期的爱好,作为自己一生的热爱,孜孜不倦地探索研究,发明了浑天仪、地动仪等令人赞叹不已的神奇仪器。他就是东汉时期著名的科学家张衡。
公元78年,张衡出生于河南南阳郡西鄂。 他自幼就对天文有着特殊的爱好,总是在星星满天的夜晚,起床到院子里,聚精会神观察星星,被星光灿烂的夜空深深地吸引,入迷地学习,不断探索新知识。在16岁时外出游学,求学上进,拜访名师,通过自己的勤学努力,成为了学识渊博的的学者。其后,在天文学、物理学、文学、数学、地震学、机械制造等领域都作出不凡的成就。
在这里主要介绍张衡两个重要的发明:浑天仪和地震仪
浑天仪公元117年,张衡用铜铸成了浑天仪。发明浑天仪不是一件简单的事情,首先得基于对天体运行的认识,其次将这一种认识用机械制造的精细工艺展现出来。
在汉代对天体运行的认识有三种学说:盖天说、浑天说、宣夜说。浑天说认为天是圆的,像蛋壳一样,地像蛋黄,日月星辰在蛋壳上不停地运动。
张衡认同浑天说,经过长时间的试验,曾用竹子为材料,将竹子削成薄薄的篾片,画上刻度,用针线缝制,制出了一个小型的浑天仪。反复修改后,才将最终确定下来的模型,用铜铸造了出来。
奇妙的是,这个铜铸的浑天仪是可以转动的。它依托一组滴漏壶,利用流水的力量拨动齿轮,带动浑天仪的转动,使它一昼夜转动一周。
整个浑天仪是一个转动的球体模型,球面上列有28星宿,24节气,转动一周,就能把天象变化,形象显示了出来。
据记载,浑天仪制造成功后,整个京城为之轰动,慕名前来观看的人络绎不绝。
为了让参观的人了解浑天仪的作用,张衡把参观的人分成的两组,一组在屋内看着浑天仪的转动,另外一些人在室外仰望星空,观察星星的变化,当屋里的人说,月亮升起来了,屋外的人就看到东南方向,升起了一轮皎洁的明月。当屋里的人又说其他的星星运动情况,竟然和外面的天象完全相符。这让人们对浑天仪的神奇表现惊叹不已。
张衡著有《灵宪》、《浑天仪图注》等天文学著作。
《灵宪》中明确说明月亮本身不发光,反射的是太阳光。还记录了在洛阳能监测到的恒星2500颗。
《浑天仪图注》中记载了他测定的,地球绕太阳一年所需的时间是365加四分之一日,和现代天文学所测定的时间:365日5时48分46秒几乎相同,说明张衡对天文学的研究已经达到了相当高的水平。
地动仪
张衡在晚年还对地震进行了深入研究,公元132年,他设计制造了世界上第一架能记录地震,掌握地震动态的仪器,地动仪。
地动仪使用青铜制造,形状像一个大酒樽,圆径8尺,表面雕刻着篆文、山龟、鸟兽等花纹作为装饰。周身镶嵌着八条龙。龙头分别朝着东、南、西、北,东南、西北、东北、西南八个方向。每个龙嘴都含有一个铜球,每个龙头的下面蹲着一个蛤蟆,对着龙嘴张大嘴巴,随时准备吃下从龙嘴里掉落下来的铜球。
地动仪的灵敏度非常高,制成之后,对京城洛阳城附近发生的几次地震,都预测到了。
在公元138年,陇西地区发生大地震,地动仪在西北方向的一条龙吐出了铜珠,铜珠落入到蛤蟆的嘴里发出清脆的声响,但是洛阳的人们却丝毫没有感觉到地震,于是人们纷纷猜测地动仪不见得灵验,怀疑起地动仪监测的意义。
不料,没过几天,陇西地区有人飞马来报,那里前几天发生过地震。这一下,众人赞叹不已,纷纷传颂地动仪的神奇之处。
难怪众人的惊奇,陇西离洛阳1000多里地,地动仪能够准确的测出千里之外发生了地震,可见地动仪灵敏度是很高的。另外,从洛阳人没有感知的情况来看,陇西最低发生的震级大约在3级左右,地动仪可以测出的这么低的震级,在古代的科技水平下,这是一件非常了不起的成就。
著名学者郭沫若题词赞颂张衡:如此全面发展之人物,在世界史中亦属罕见。万祀千龄,令人景仰。,