東漢張衡 地震科學研究的先驅(圖)
後人奉為「科聖」的全才學者

2011-04-18 14:55 作者:倪健哲

東漢張衡一生發明不少氣象和天文的儀器與學說。最著名的莫過於製造了全世界第一座地震探測器「地動儀」，開創了人類對於地震科學的研究，是人類從事地震科學研究的先驅。

2010年8月澳華歷史博物館展出的仿造西元132年東漢時期的張衡發明的「地動儀」。陳明攝影

近年來國際間地震、海嘯頻傳，尤其最近日本宮城縣的九級強震更是震撼世界。各種天災、氣象預測之研究隨之成為熱門話題。也許有人會以為，現代人才能掌握高超的預測技術，其實，距今一千八百多年前的中國東漢時期，即有科學家在研究天象與地震的預測。

張衡，東漢時人，是歷史上有名的科學家。他最著名的事跡，莫過於製造了全世界第一座地震探測器「地動儀」，同時還發明瞭觀測天象的「渾天儀」。張衡除了是一名出色的科學家之外，還是一個精通醫學、數學、文學、藝術的天才，後人稱之為「科聖」。

不愛做官 愛研究學問

張衡的祖先本是官宦人家，但是到父親這一代已然衰落，因此張衡年幼時期家境並不好，有時還要靠親友接濟。但是這種貧困的生活反而讓他更懂得自立。他從小就非常好學，而且天資聰穎，十五、六歲時就外出遊學，曾到長安考察當地的山川形勢、風土民情。18歲時張衡到洛陽就讀太學，期間結交了許多學問好、有抱負的學者，對於他的人生與才能有相當大的影響。

南陽郡太守非常仰慕張衡的才華，誠懇邀請他出任南陽郡主簿，他因而擔任了九年的南陽郡主簿。在任期間，他輔佐太守治理南陽，在農業、教育方面的成績斐然。

張衡可謂相當純粹的學者，除了擔任南陽郡主簿的九年，之後很長一段時間都沒有從政。因為他的學問很好，時常受到朝廷招募，但是他只想花時間研究學問。後來在母親的鼓勵之下，張衡才前往京城任職郎中，那時他已經34歲了。因為曾研讀《太玄經》，對天文、科學等事物相當有研究，因此又被皇帝任職為太史令，掌管天文、曆法、氣象與地震的觀測與記錄。張衡最光輝的科學家人生，於焉開始。

發明觀測儀器 奠定中國氣象史

張衡一生創建不少氣象和天文的學說與儀器。他發明的第一項儀器，是根據渾天學說與長期對天象的觀察所創造出的一座以漏壺滴水推動的大型儀器──「漏水轉渾天儀」。這是世界上第一臺以水力推動機關，可自動演示恆星和太陽週日運行。其構造為一空心銅質球體，銅球上頭刻有星宿與南、北極；球外裝有地平圈和子午圈，以及黃道、赤道圈，分列二十四節氣；滴漏的水力帶動齒輪，齒輪帶動球體運轉，每轉動一晝夜即為一週。渾天儀上所刻示的星宿出沒與天象完全吻合，完整演示了天體運行的規律。

某年中國發生了三十多起重大地震，造成多人死傷。張衡為了能夠有效地統計地震的地點，經過多年研究，發明瞭世界上第一臺測定地震方位的科學儀器──「地動儀」。此儀器的外觀相當奇特，《後漢書》記載：「以精銅鑄成，圓徑八尺，合蓋隆起，形似酒樽。」儀器周圍的八個方位分別有八隻龍盤據，龍口中含有銅珠，龍嘴正下方各有一隻張嘴的蟾蜍，只要銅珠掉落蟾蜍口中，即表示該方位有地震。地動儀的發明開創了人類對於地震科學的研究，是世界從事地震科學研究的先驅，比歐洲早一千七百多年。

除了這兩項發明之外，他還創造了能測定風向與風力的「候風儀」，自動日曆「瑞輪蓂莢」、可計算道路里程的「記裡鼓車」、可在迷霧中引路的「指南車」等器具。
張衡不止發明儀器，也寫下了許多科學經典，如天文學名著《渾天儀圖注》和《靈憲》，並畫出了完整的星象圖，所觀測的恆星數多達二千五百多個，還提出了「月光生於日之所照」的科學理論。在久遠的東漢時代，能有這樣的成就是非常驚人的。另外，他還著有數學經典《算罔論》，並計算出圓周率的值在3.1466和3.1622之間，雖然和後人所知道的數字有所誤差，但在那個時代能有這樣精確的計算，確實是非常驚人的成就。

擅長賦體創作 諷喻腐敗時政

除了科學上的成就，張衡也是東漢著名的賦家，最著名的作品是〈二京賦〉，即〈東京賦〉與〈西京賦〉。這是他早年因感於「天下承平日久，自王侯以下莫不逾侈」而創作的。東漢中後期時，官僚貴族都崇尚奢侈、宦官專政、政治黑暗，他在〈東京賦〉中寫道：「今公子苟好剿民以偷樂，忘民怨之為仇也；好殫物以窮寵，忽下叛而生憂也。夫水所以載舟，亦所以覆舟……臣濟多以陵君，忘經國之長基，故函谷擊柝於東，西朝顛覆而莫持。」可見他對當時社會腐敗風氣的關心與無奈。

張衡的文學作品還有〈南都賦〉、〈應間〉、〈思玄賦〉、〈歸田賦等〉。其中〈歸田賦〉是一篇出色的抒情文，以清新的語言，描寫自然景物的美妙，也抒發了想遠離官場、歸田淡泊的心情。這篇文章原是要表明心跡，向皇帝辭職的，結果因為寫得太好，反而讓皇帝讚賞不已，又將他升為尚書。不過張衡上任不久即辭世了。而自張衡以後，東漢抒情小賦逐漸盛行，對魏晉抒情賦的發展有著重大影響。

身為一個精通文學與科學的全才學者，張衡所作的一切研究與創作皆是為國為民，堪稱科學研究者的典範！現代人除了讚嘆張衡的聰明才智，或許也該深思，多學習他對國家社會的關心。