科学与人文的双子星张衡

科学与人文的双子星张衡
摘要:两汉是我国五千年文明史卷中具有奠基性意义的一页,这一时期出现了一批在科技与人文“两大科学领域”都有所建树,同时又能融通于一炉的跨学科人才。

其中,张衡就是这样一位集科技与人文于一体的典型人物，成为人类文化史上一颗光彩夺目的双子星。

张衡在这两大科学领域双领风骚的创新活动,堪称我国古代学者跨学科研究的典范。

关键词:人文;科技;张衡
两汉是统一的多民族国家得到进一步巩固和发展的时期,在汉朝人的辛勤耕耘下，政治、经济、思想、文化均有重大突破，中华文化实现全面繁荣，显示出蓬勃的生命力。

传统科技建树颇多，人文领域更是灿烂繁荣，甚至出现交叉发展的趋势，这其中就有科技和人文都有杰出贡献堪称双子星式的张衡。

张衡(公元78-139年),河南省南阳市人,他在天文学、气象学、地震学、数学、机械制作以及文学艺术等各个领域都取得了举世瞩目的成就。

他最知已的朋友崔瑗曾说他“道德漫流,文章云浮。

数术穷天地,制作侔造化”[1]。

这种概括和全面的赞誉并不过分。

已故的中国科学院院长郭沫若曾为张衡墓碑题词道:“如此全面发展之人物,在世界史中亦所罕见。

万祀千龄,令人景仰。

”张衡不仅以其伟大得技术发明浑天仪、地动仪遥遥领先于当时的世界水平而闻名中外。

而且,他的人文创新活动，他在诗词歌赋、绘画、音乐方面同样表现出了超人的天分，他对于科学、哲学、史学、艺术、文学等均有相当深的造诣，按照西方主流观点来说，他是一个全知全能的人，是我们中国文化的巨人，对张衡的深入研究，有助于弘扬当今人们希望全面发展成为综合性素质人才的精神，对发掘人的潜能，激励人们的科学研究和人文创新有重要意义。

一、科技界巨擘
张衡在任太史令期间，曾深入研究了当时天文学发展的最新成果，写下了不朽的天文学名著《灵宪》。

这是我国第一部重要的天文学理论著作，它试图从哲学的高度全面阐述天地的生成和结构，解释日月星辰的本质和运动。

张衡认为天地万物是从原始的浑沌未分的元气发展来的。

元气是物质性的，其中包含不同质量的阴气和阳气。

自然现象的千差万别及相互影响，体现了阴阳二气所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。

它指出，天地万物及其变化并不是神创造和安排的，因此具有无神论的性质。

张衡的这种从无到有从小到大的宇宙生成理论，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。

张衡系统地总结和发展了我国古代的浑天思想。

汉代论天的有浑天、盖天、宣夜三家。

在解释天体结构和视运动上争论得最激烈的是浑盖二家。

浑天观点在当时是较为先进的学说，张衡是其主要代表人物。

他精心设计制造了一架表演浑天思想的水运浑象──浑天仪。

设有南北极、黄赤道、恒显圈、28宿中外星官的位置、地平圈、子午圈等结构，具有完整的天球的模型，还包括了当时许多先进的天文知识。

为使浑球的旋转与天相应，张衡还设计了一套齿轮系统，以漏壶的流水为动力，控制浑球的旋转速度，使它与天相应，能随时得知某星中天，某星东升，某星西落。

另外，还用一组齿轮系统，叫做瑞轮蓂荚，也以流水为动力，使每月上半月每天升起一片木叶，下半月每天落下一片木叶，能自动报告日期。

这种水运浑象实际是世界上最早发明的天文钟。

张衡首次用科学方法解释了日月食形成的原因。

他认为太阳能发出强烈的光，而月亮和五星都不能发光。

只有当太阳将它们照亮时才能看见，所以会有月貌的变化。

这是由于日月的相对位置改变造成的。

日月的角半径差不多都是半度。

当月亮正好从太阳下经过时，不发光的月亮就能挡住太阳光而产生日食。

他认为晚上太阳入地下，地挡住了太阳光，当月亮进入地影时，便产生了月食。

他在距今1800多年前就能正确解释日月食的成因，的确令人钦敬。

那时，我国境内经常发生地震，为了准确地掌握地震情报，他于公元132年发明了地动仪。

据《后汉书·张衡传》记载，候风地动仪“以精铜铸成，圆径八尺”“形似酒樽”，合盖隆起，形似酒樽。

表面作金黄色，上部铸有八条金龙，分别伏在东、西、南、北及东北、东南、西北、西南八个方向。

龙倒伏，龙首向下，龙嘴各衔一颗小铜球，与地上仰蹲张嘴的蟾蜍相对。

他在地动仪中央悬挂一根上粗下细的杆子，称作“都柱”，也就是悬挂摆。

都柱周围有八根横杆，称为“八道”，各与一龙头相连。

都柱是震摆装置，八道用来控制和传导铜柱运动的方向。

在地动仪受到地震波冲击时，铜柱就倒向发生地震的方向，推动同一方向的横杆和龙头，使龙嘴张开，铜球下落到蟾蜍嘴中，并发出响声，以提示人们注意发生了地震及地震的时间和方向。

龙头和内部通道中的发动机关相连，每个龙头嘴里都衔有一个铜球。

对着龙头，八个蟾蜍蹲在地上，个个昂头张嘴，准备承接铜球。

当某个地方发生地震时，樽体随之运动，触动机关，使发生地震方向的龙头张开嘴，吐出铜球，落到铜蟾蜍的嘴里，发生很大的声响。

所以人们就可以知道地震发生的方向。

关于地动仪的结构，目前流行的有两个版本：王振铎模型（1951年），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。

这一种模型最近已被基本否定。

另一种模型由地震局冯锐（2005年）提出，即“都柱”是悬垂摆，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，冯锐模型还把蛤蟆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。

地动仪的制成，充分说明张衡对地震波的传播已具有一定的知识，进而成功地使用了惯性摆原理。

张衡地动仪是全世界第一架测量地震的仪器。

欧洲在1880年才制造出类似仪器，比张衡晚了差不多18个世纪。

张衡还制造了测日影的土圭；“参轮可使自转”的自动车；“腹中施机，能飞数里”的自飞木雕；辨明方向的指南车等等。

在数学方面，他著有《算罔论》，可惜已经失传。

他对圆周率也有研究。

在地理学上，曾绘有《地形图》，一直流传到唐代。

他也擅长绘画，尤工山水、动物，与赵岐、刘褒、蔡邕合称东汉四大画家。

他对音乐舞蹈也有精深研究。

如在《观舞赋》里，他曾巧妙地形容舞蹈演员的舞技为“连翩络绎，乍续乍绝，裾似飞鸾，袖如回雪”。

他的好友崔瑗说他“数术穷天地，制作侔造化”，可见他对人类科学事业作出的贡献之大。

正因为如此，1970年国际上的科学组织曾把月亮背面的一座环形山命名为“张衡山”，1977年又把太阳系中编号1802的小行星命名为“张衡星”。

张衡以自己的光辉业绩彪炳史册，以自己的丰硕成果遗泽后人，而后人也用神圣命名的方式对这位建造世界文明的科学巨匠表达出一种最崇高的敬意。

二、汉赋的创新者
张衡是我国历史上著名的文学家,其汉赋作品在中国文学史上有很高的地位。

《后汉书·张衡列传》称:“衡少善属文”,“遂通《五经》,贯六艺。

虽才高
于世,而无骄尚之情”[2]。

据历史记载和留存下来的作品来看,他在文学方面有着很高的水平又异常勤奋。

他对诗、赋、文、铭、赞、诰、诔、书、疏等各体韵散文辞都有造诣,尤其是他写的赋,在中国文学史上更有着独特的地位和价值。

后人把他与司马相如、班固、扬雄并称为“汉赋四杰”。

他的作品继承了西汉以来的传统,又进行了改革与创新,形成了自己的独特风格,使他成为两汉文学中有深远影响的重要作家。

他既是“大赋之极轨”《二京赋》的创造者,也是抒情小赋《归田赋》的开拓者。

《二京赋》是张衡赋作中的代表。

《二京赋》包括《西京赋》《东京赋》两篇。

二京,指汉的西京长安与东京洛阳。

《后汉书·张衡传》说:“时天下承平日久,自王侯以下,莫不逾侈。

衡乃拟班固《两都》,作《二京赋》,因以讽谏。

精思傅会,十年乃成”[3]。

这两篇赋的体制比之前的赋更宏大、更细致、更有特色。

其创新性表现在:
一是涉及的内容广博。

除了像以前的事类赋一样,铺写东西南北所有以及宫室、动植物等外,大赋中还生动、具体、绘声绘色地描写了许多民情风俗,像《西京赋》里写了商贾、游侠、骑士、辩论之士以及角抵百戏杂技幻术等,《东京赋》里写驱逐疫鬼的大傩、方相等。

这是大赋以前所没有的。

他突破专写帝王生活的狭隘性,把市井生活、民间风俗、民间技艺等引入作品中,而且这些内容在赋中是作为一个重要组成部分出现的,而单非铺写帝王生活的点缀与延伸。

二是赋体制最为宏大。

司马相如曾说:“赋家之心,包括宇宙,总揽万物”。

张衡正是身体力行的作到了。

他的赋表现出驰聘想象、体物抒情、铺张扬厉、极尽夸张之能事的特点,篇幅更长,辞藻更华美,内容也更丰富。

他的赋讽谏的是奢侈淫逸,寓意是应节之以礼。

《西京赋》描写长安的奢华无度,《东京赋》描写洛阳的俭约之德、礼仪之盛,以为对比;歌颂东汉,是要他们汲取西汉的教训,悔而改之。

除了它文字典雅,取材翔实,更由于它改变了辞赋专一阿谀颂德的陋习,开一代新风。

《归田赋》是张衡在文学史上享誉极高的一篇抒情小赋,它是我国赋史上第一篇以描写田园生活和乐趣为主题的抒情小赋。

它的出现,也标志着我国辞赋由事类大赋向抒情小赋的转变,并开创了新体托志之赋。

在《归田赋》中,张衡构想出一个充满自然情趣的田园景象,其中写景的部分,自然清丽,十分出色:“仲春令月,时和气清,原隰郁茂,百草滋荣。

王雎鼓翼,鸧鹒哀鸣,交颈颉颃,关关嘤嘤。

”张衡善于
捕捉自然界中具有典型意义的优美景象,以景寄情,情景交融。

他摆脱了大赋铺采摛文、堆积辞藻、排列词汇、刻意雕凿的旧习,一改而为自然、恬淡、活泼、流畅的新文风。

语言与作品所展现的环境、心情浑然一体。

体制上更是由以前的鸿篇巨制转为短小精悍。

在张衡的这类赋里,内容也由以前的描写宫廷游猎转为表现个人情怀,把志向、玄思以及情感因素,一同形象化为自然景观。

从文学影响来说,张衡把玄思、志向、情感与这些自然景物联系起来,便开拓了文学史上一些重要审美领域,开启了六朝山水田园文学及玄言诗的源头,是我国文学史上第一篇以田园隐居为主题的优秀作品,也成为后来文学重大主题之一归隐主题的来源。

三、张衡的进步宇宙观
张衡在科学上取得的巨大成就，一方面是他刻苦学习，勤奋研究的结果，另一方面也与他能和封建迷信、落后势力作坚决斗争分不开。

进步的宇宙观是他种种成功的根本所在。

在汉代，唯物主义和唯心主义哲学观都取得了长足的进步，当然二者也开展了针封相对的斗争。

董仲舒提出了“天不变，道亦不变”的形而上学宇宙观，以神灵的意旨取代宇宙发展的客观规律，把科学变成宗教神学恭顺的奴婢。

与董仲舒“天人感应”的神学宇宙观相反，汉代的唯物主义思想家把天看成是自然的天、物质的天。

拨开宗教神学的迷雾，从宇宙自身的发展变化来观察了解宇宙，他们充分利用先秦以来古代天文学的成就，提出具有朴素唯物主义的宇宙结构观念。

张衡通过卓越的科学实验和理论研究，建立了当时最系统最完备的浑天学说的理论体系。

公元117年，他写出《浑天仪图注》。

张衡提出的浑天说是中国古代宇宙观发展史上的一个新飞跃，打破了传统的“天圆地方”的错误观点。

他指出“孤居”于天体之内“乘气而立”，摒弃了过去“天柱地维”的虚幻神话。

他还在《灵宪》中创造性地阐释了月光的来源、月亮的圆缺和交蚀现象。

张衡以进步的宇宙结构理论，卓绝的天文学知识和“妙尽璇玑之正”的浑天仪的发明创造，为世界科学史写下不朽的一页。

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。

在这两部著作中，他继承了春秋战国至汉代的唯物主义传统，提出了“太始”、“太虚”、“太素”、“太气”等哲学概念，以论述宇宙万物的起源。

他明确地提出：天地万物最早的起源，既不是什么上帝、神灵的旨意，也不是什么绝对理念，而
是“无形之类”的“元”，也就是太始。

一种未形成的气，它是天地万物未形成以前的原始物质。

由于“太始”是无形的，所以又称气为虚无或太虚。

他的识见包含两点：一是天地万物归根结蒂是原始物质自身变化生成的，不是神灵的创造；二是宇宙并不是一贯如此的，而是有一个运动、变化发展的过程。

他以“道根”、“道干”和“道实”来概括天地万物生成发展的三个阶段。

先由无形无象的太始，到混沌不分的太素元气，再到天地剖分，万物滋育。

张衡的宇宙观不是僵化不变的，而是发展的。

他所阐述的时空观和阴阳观，闪烁着朴素的唯物论和辩证法的光芒。

张衡说：“未之或知者，宇宙之谓也，宇之表无极，宙之端无穷”。

宇，指上下四方，是空间；宙，指古往今来，是时间。

空间和时间是物质存在的客观形式。

张衡的天球模型是虚空中分布着众多天体，它们是可以自由运动的。

他开始认识到空间的无限广袤性和时间的无限延续性。

从中国思想史上看，张衡这一正确的时空观是个卓越的创见。

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的说法进步得多。

张衡进步的宇宙观还表现在对谶纬神学的批判上。

谶纬神学，是两汉思想史上一股唯心主义逆流。

它和两汉之际阶级矛盾尖锐，统治者密迷信天命和神灵的历史背景相关。

它滥觞于成哀期间，猖厥于新莽、东汉。

肆意宣扬“天人感应”的唯心主义天命观，鼓吹腐败的统治政权如何“膺受天命”，起着很大的欺骗迷惑作用。

张衡于公元133年呈递《驳图谶疏》，重点驳斥了图谶的所谓“立言于前，有征于后”这一最欺骗性的要害问题。

张衡反驳道：“自汉取秦，用兵力战，功成业遂，可谓大事，当此之时，莫或称谶！”“至于王莽篡位，汉世大祸，八十篇何为不戒？”然后指出：“则知图谶成于哀平之际也。

”历史是无情的，真相一经指出，图谶纬书是所谓“立言于前”的神圣预言的论据，就被彻底粉碎了。

他辛辣地嘲讽那些竟相称颂图谶的人“譬犹画工，恶图犬马而好作鬼魅，诚以实事难形而虚伪不穷也”。

他认为，编造谶纬的实质是“欺世罔俗，以昧权位”，强烈要求“收藏图谶，一禁绝之”。

张衡对谶纬神学的批判，使他在本质上和主流上当之无愧地成为两汉唯物主义营垒中的一员战斗骁将。

四、总评：张衡的人格魅力
张衡唯物主义宇宙观的形成，是他辛勤地从事科学技术研究的结果。

张衡“约己博艺，无坚不钻”，孜孜不倦地从事天文、历算和制作技术的研究。

他的科学技术研究具有两个特点。

一是求实精神。

安帝延光二年(公元123年)，和亶诵，梁丰等人以“应合图谶”为理由，要求废止当时推行的四分历，改用已“迂阔不可复用”的太初历。

张衡同周兴一道“参案仪注，考往校今”，指出“九道法最密”。

运用自己观测天象的知识，和亶诵、梁丰进行论难，使这二人“或不对，或言失误”，进退失据，狼狈不堪。

张衡明确提出“天之历数，不可任疑从虚，以非易是”！反映了他实事求是，坚持科学真理的可贵精神。

二是态度严谨，一丝不苟。

他在公元117年正式铸造浑天仪之前，竟花了一年时间先作试验，亲自动手剖割，刮削出薄薄的竹篾，用竹篾编成圆环，以细针穿联，刻上度数，造出一个模型，称作小浑。

待试验准确后，再正式用铜铸造。

据《晋书·天文志》记载：“张平子既作铜浑天仪，于密室中以漏水转之，令伺之者闭户而倡之。

其伺之者以告灵台上观天者，曰：‘某星始见，某星已中，某星今没’，皆如合符也。

”张衡反对和摒弃科学上的“任疑从虚，以非易是”，要精心达到使自己的试验和自然现象“皆如合符”，为以后从事科学研究的人提供了良好的范例。

卓越的科学实验，使张衡很自然地认识到宇宙的规律性，从而提出“天步有常”的观点。

认为自然界一切运动变化，包括日月星辰的出没，寒来暑往的更替，都是有规律可循的。

一切都是互相联系，互为因果的。

因此，客观世界是可知的，都能被人们所认识。

“艺可学而力可行”成了张衡的信念。

一切真知妙艺都可以学到手，任何难事都可以力行！这种进步的思想推动张衡一生刻苦研究，勇敢实践。

通过自然科学的研究，形成了唯物主义宇宙观，又在进步的宇宙观指导下，取得新的科学成果，这就是张衡认识世界的辩证法。

他的宇宙观是朴素唯物主义的，但在认识和解释社会人事方面，却不能摆脱唯心主义“天人感应”论的影响。

他相信“政善则休祥降，政恶则咎征见”的观点。

他虽然反对谶纬神学，却又认为十筮、九宫、凤角“数有征效”，这是他思想局限性的一面。

总的来说，张衡的学术思想在东汉时期是站在时代前列的。

张衡一生也做过不少官。

他不仅具有“居庙堂之高，则忧其民；处江湖之远，则忧其君”的可贵品质，而且是一个为官一任，造福一方的廉吏。

他曾担任郡主簿9年，郎中2年，侍郎1年，太史令14年，公车司马令5年，侍中3年，河
间相3年，尚书1年，皆受命而处，决非自邪径请托而得。

惟其所希望之东观著书，却始终未能如愿。

他每任一职，总是尽职尽责，尽量为国为民办些好事、实事。

他廉洁自律、勤政爱民、政绩突出。

他任南阳郡主簿时犹重视农战，兴修水利，开沟渠，灌农田，发展生产。

在连年灾荒的形势下，南阳仍保持丰收局面，实与张衡等人的努力施政分不开。

他还支持郡守办学校，发展教育。

他任河间相时，因河间王刘政是个不奉法宪的狂傲之徒，该地豪强恶霸很多。

他们鱼肉百姓，共为不轨。

张衡治威严，整法度，阴知奸党名姓，一时收擒。

吓得那些“豪侠游客，悉惶惧逃出境”。

为时不久，“郡中大治，争讼息，狱无系囚”，“上下肃然，称为政理”。

但不可否认，由于东汉时腐朽残暴的豪强势力是朝野上下各地相互勾结的，是不可能根除的，即使是他治理的地方，仍难免“辋漏吞之鱼”，对臣奸大猾毫无办法。

张衡留给我们的不仅是在科学技术、文学、历史、艺术等方面的珍贵遗产，更为重要、永恒不衰的是他所留给我们的科学精神、人文精神以及二者的完美结合。

他既是科学和人文的双子星,又是人类历史上第一个实现科技与人文完美结合的典范。

他的这种孜孜以求、追求卓越的精神对后人产生了深远影响，将成为人们永不止步奋力攀越知识高峰的标杆。

参考文献
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