提到中國古代優秀的天文學家，人們首先想到的肯定是張衡。那麼張衡在天文學領域内的貢獻有哪些呢？

張衡關于天文學的理論，主要體現在他的著作《靈憲》中。《靈憲》也是東漢天文學發展水平的體現。《靈憲》原書已經散佚，但主要部分因為被《後漢書·天文志》劉昭注所征引而傳世。

在《靈憲》中，張衡系統全面地闡述了他的天文學觀點。關于宇宙的起源，《靈憲》認為，宇宙最初是一派無形無色的精氣，幽清寂寞，其中蘊含着“道根”。之後在太素的階段裡，道根發動，産生了“道幹”。有了道幹以後，元氣開始分化，開始形成天地。他認為氣有清濁，清者在外而為天，濁者在内而為地。有了天地以後，就進入到太元的階段。在這個階段裡，由道幹生化出“道實”。道實生化出無窮無盡的萬事萬物。張衡雖然試圖去揭示宇宙的生成過程，但是他也強調了人所能認知的範圍是十分有限的，在這個範圍之外的宇宙是沒有時間的起點和空間的邊界的，“宇之表無極，宙之端無窮”。（《後漢書》第3216頁）

在《靈憲》中，張衡把天想象成一個橢球：“八極之維，徑二億三萬二千三百裡。南北則短減千裡，東西則廣增千裡。……通而度之，則是渾已。”天上有一個北極，樞星正好在這個位置上。日、月、五星都繞它旋轉。天還有個南極，是在地底下，人不可見。人目所見的地表面是平的，正在天的中央，“自地至天，半于八極，則地之深亦如之”。（《後漢書》第3216頁）在他心目中的天地仍然是“天圓地平”的模式。

張衡認為，天動地靜，天施地合，萬事萬物因而發生。天地的運動也促使了四季的更疊。而整個天庭，與大地一一相應。尤其是列星，就是精氣所生，“體生于地精，成于天列”。（《後漢書》第3216頁）列星在天上的排列也是井然有序的，“紫宮為皇極之居，太微為五帝之廷，明堂之房，大角有席，天市有坐。蒼龍連蜷于左，白虎猛據于右，朱雀奮翼于前，靈龜圈首于後，黃神軒轅于中”。它們象征着人世間的萬事萬物。

張衡和渾天儀

張衡在《靈憲》中對日月星辰進行了研究。張衡提出，日月的角直徑是周天的“七百三十六分之一”，換算成現代角度單位，即為29′21″，這和近代天文測量所得的日和月的平均角直徑值31′59″和31′5″相比，誤差都隻有2′左右。以二千年前的觀測條件而論，張衡的測量能如此精确，的确難能可貴。在張衡之前，人們對日蝕和月蝕已經有所研究，但對于月食形成的原因沒有給出清晰的解釋。張衡首先指出，月亮本身不發光，月亮的圓缺是由于其受光面發生轉動的原因，而月食則是由于大地遮蔽的緣故。他還給大地的影子起了個名字叫“闇虛”。他說：“月，光生于日之所照；魄生于日之所蔽。當日則光盈，就日則光盡也。衆星被耀，因水轉光。當日之沖，光常不合者，蔽于地也，是謂虛。在星星微，月過則食。”（《後漢書》第3216頁）

張衡認為天上星辰的變動預示着世間的禍福，北鬥在昭示着帝王的運命，散布四方的二十八星宿無不與人間的福禍有關，都是上天意志的顯現。他認為天上的星鬥，“常明者百有二十四，可名者三百二十，為星二千五百”。（《後漢書》第3217頁）除此之外，天空中還有人所不能看到的“微星”一萬一千五百二十顆。這個數字當然是張衡的推測，他認為這些“微星”象征了世間的芸芸衆生。

東漢洛陽靈台遺址

張衡認為天上的星鬥也是有生命周期的，當星鬥處于其生命旺盛期時，“有似珠玉，神守精存，麗其職而宣其明”。而等到星鬥的精氣衰竭而死亡的時候，“于是乎有隕星”。（《後漢書》第3217頁）這些隕星最終掉落在地上，就成了石頭。張衡的這些說法當然不盡科學，但是在當時的條件下，他已經能比較合理地解釋隕石現象。而且張衡關于星鬥周期的猜想，也與當代天文科學的理論有相通之處。

張衡認為日月五星并非在一個球殼上運動，它們在天地之間運行，而且速度不同，近地則快，遠地則慢，相應地近天則快，遠天則慢。他還将日月五星分為兩類，一類附于月，屬陰，包括水星和金星，黃昏時出現。另一類附于日，屬陽，包括火星、木星和土星，清晨時出現。抛開陰陽日月的話不說，水星和金星都是内地行星，火星、木星和土星都在地球之外，張衡的分類有一定的道理。

地動儀想象圖

《靈憲》中還有許多不足的地方，而且也受到占星術的很大影響，當然這都是時代的局限性所緻。總之，盡管《靈憲》有一些缺點，但是它在天文學史上的意義還是不能抹殺的，《靈憲》所取得的重要成就還是值得高度肯定的。所以梁代劉昭贊頌張衡是“天文之妙，冠絕一代”。（《後漢書》第3215頁）

張衡在天文學上的重要貢獻，還有“水運渾天儀”的發明。《隋書》記載，延熹七年（164年《隋書》關于張衡發明渾天儀的年代記載肯定是錯誤的。）張衡發明了渾天儀，“更以銅制，以四分為一度，周天一丈四尺六寸一分。亦于密室中以漏水轉之，令司之者閉戸而唱之，以告靈台之觀天者，璇玑所加，某星始見，某星已中，某星今沒，皆如合符”。（《隋書》第517頁）《晉書》還記載張衡的朋友崔瑗為張衡渾天儀所作的銘文：“數術窮天地，制作侔造化，髙才偉藝，與神合契。”（《晉書》第281頁，中華書局1974年版）

張衡博物館

水運渾天儀也稱漏水渾天儀，簡稱渾天儀。它是一種水運渾象，用一個直徑四尺多的銅球，球上刻有二十八宿、中外星官以及黃赤道、南北極、二十四節氣、恒顯圈、恒隐圈等，成一渾象，再用一套轉動機械，把渾象和漏壺結合起來。以漏壺流水控制渾象，使它與天球同步轉動，以顯示星空的周日視運動，如恒星的出沒和中天等。它還有一個附屬機構即瑞輪冥菜，是一種機械日曆，由傳動裝置和渾象相連，從每月初一起，每天生一葉片；月半後每天落一葉片。它所用的兩級漏壺是現今所知最早的關于兩級漏壺的記載。漏水轉渾天儀對中國後來的天文儀器影響很大，唐宋以來就在它的基礎上發展出更複雜更完善的天象表演儀器和天文鐘。

張衡還專門寫了一篇文章《張衡漏水轉渾天儀制》來介紹水運渾天儀，不過這篇文章已經散佚了，多虧南朝蕭梁的劉昭在給《後漢書·天文志》做注時曾部分引用，使後人可以窺見其大略。在劉昭注中，把這段文字标題為《張衡渾儀》。劉昭所引，近人已有證明，它應是張衡的原作。

劉昭所引的部分，大體包含了三部分内容。第一部分講渾天學說和渾天儀中天極、赤道和黃道三者相互關系及彼此相去度數。第二部分講所謂黃赤道差的求法和這種差數的變化規律。這是這一殘文中的最多篇幅部分。第三部分講黃道二十八宿距度以及冬至、夏至點的黃道位置。

仔細研究這篇殘文，可以得到兩點重要信息。其一，文中介紹了在天球儀上直接比量以求取黃道度數的辦法。其二，文中給出了所謂黃赤道差的變化規律。黃赤道差後來在中國曆法計算中起了很重要的作用，作為首創者的張衡，其貢獻不可磨滅。

除了劉昭所引的這段文字之外，在《晉書》《隋書》的“天文志”裡所引述的葛洪的話中，轉引了一段題為《渾天儀注》的文字。在唐代《開元占經》第一卷裡，編有一段題為《張衡渾儀注》和一段題為《張衡渾儀圖注》的文字。在《開元占經》卷二十六“填星占”中，還有三小段題為《渾儀》的文字；卷六十五的“天市垣占”下小注中，有題為《張衡渾儀》的文字一句。這四段文字也不見于劉昭所引。不過這些文字中，或許有後人的摻雜或注釋混入的情況。

遺憾的是，關于張衡渾天儀中的動力和傳動裝置的具體情況，史書沒有留下記載。張衡寫的有關渾天儀的文章隻留存片斷，也沒有提及動力和傳動裝置問題。近幾十年來，人們曾運用現代機械科技知識對這個裝置作過一些探讨。最初，人們曾認為是由一個水輪帶動一組齒輪系統構成。後來有人提出了一種完全不同的設計。他們把漏壺中的浮子用繩索繞過天球極軸，和一個平衡重錘相連。當漏壺受水時，壺中水量增加，浮子上升，繩索另一頭的平衡錘下降。這時繩索牽動天球極軸，産生轉動。不管張衡的動力和傳動系統的實情究竟如何，總之，他是用一個機械系統來實現一種與自然界的天球旋轉相同步的機械運動。這種作法在中國是史無前例的。由此開始，我們誕生了一個制造水運儀象的傳統，它力圖用機械運動來精确地反映天球的周日轉動。直到20世紀下半葉原子鐘發明和采用之前，一切機械鐘表都是以地球自轉，亦即天球的周日轉動為基礎的。所以，中國的水運儀象傳統乃是後世機械鐘表的鼻祖。

當然張衡不僅是一個天文學家，而且也是一個著名的文學家，著名的經學家，也還是一個正直的官員。至于張衡其他方面的貢獻，我們就回頭再講吧。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!