初冬時節(jié),驅(qū)車來到伊濱區(qū)佃莊鎮(zhèn)朱圪垱村西北角,在青青麥苗的映襯下,一座雄渾壯觀的夯土臺躍入眼簾,這就是我國現(xiàn)存最早的天文觀測臺的遺址。
這里是漢魏故城遺址的南端,東漢天文學(xué)家張衡就是在這兒觀測天象的。雖歷經(jīng)千年風(fēng)雨,有關(guān)張衡及其科學(xué)發(fā)明還在被口口相傳。
諸多成就完成于洛陽
世界上第一臺候風(fēng)地動儀、第一架飛行器、第一輛指南車……這些“世界第一”,都出自張衡之手。
張衡,公元78年出生于南陽西鄂(今南陽市石橋鎮(zhèn))。他雖然出生于南陽,但一生之重要成就皆在洛陽完成。
《后漢書·張衡傳》記載:“衡少善屬文,游于三輔,因入京師,觀太學(xué),遂通五經(jīng),貫六藝。雖才高于世,而無驕尚之情……衡善機巧,尤致思于天文陰陽歷算。安帝雅聞衡善術(shù)學(xué),公車特征拜郎中,再遷為太史令。遂乃研核陰陽,妙盡璇機之正,作渾天儀,著《靈憲》《算罔論》,言甚詳明。”
17歲那年,勤奮好學(xué),對天文、哲學(xué)、地理都很精通的張衡來到洛陽,游覽了洛陽的山川風(fēng)物,并多次到東漢的最高學(xué)府太學(xué)參觀。
張衡實際上是有做官才能的,比如任河間相期間,他嚴(yán)整法紀(jì),打擊豪強,頗有政績,但他對做官不太熱衷,對器械制造頗有巧思,尤其在天文、氣象和歷法的推算等方面很有造詣。漢安帝聽說他擅長術(shù)數(shù),派公車征召他,任命他為郎中,后來遷升為太史令,掌管天文、歷法、朝廷祀典等事務(wù)。
東漢時期,太史令不再負(fù)責(zé)記錄史事、撰史及修史工作,而主要掌管天文、歷數(shù),歲末上報新年歷等。太史令署實際上就相當(dāng)于“科學(xué)院”,張衡相當(dāng)于“科學(xué)院”院長,正是在太史令這個職位上,他得以發(fā)揮自己專長,完成了很多重大科研工作。
潛心研究,成世界地動儀“鼻祖”
東漢時期,全國各地不時有地震發(fā)生,造成很大破壞,也影響了當(dāng)時的社會穩(wěn)定。鑒于此,張衡下決心研究地震。
經(jīng)過多年潛心研究,公元132年,張衡發(fā)明了世界上第一臺測定地震方位的候風(fēng)地動儀。
《后漢書·張衡傳》記載,地動儀用精銅鑄成,圓徑八尺,頂蓋凸起,形如酒樽,用篆文山龜鳥獸的形象裝飾。中有大柱,傍行八道,安關(guān)閉發(fā)動之機。它有八個方位,每個方位上均有一條口含銅珠的龍,在每條龍的下方都有一只蟾蜍與其對應(yīng)。任何一方如有地震發(fā)生,該方向龍口所含銅珠即落入蟾蜍口中,由此便可測出發(fā)生地震的方向。
公元138年的一天,地動儀西方的龍嘴銅球忽然落下,負(fù)責(zé)觀察的人急忙上報了皇帝,但當(dāng)時的洛陽一點兒也沒有震感,于是很多人懷疑地動儀的準(zhǔn)確性,當(dāng)大家爭論不休時,千里之外的隴西上報發(fā)生了地震,大家于是信服。
主持靈臺仰望星空
靈臺是東漢的國家天文觀測臺,也是當(dāng)時最大的天文臺,是太史令的下屬機構(gòu)。它始建于東漢光武帝建武中元元年(公元56年),距今已有1900多年的歷史,一直沿用到西晉,毀于西晉末年的戰(zhàn)亂。
靈臺的工作人員分工明確,分別有觀測大氣、風(fēng)、日、月和星辰的。如此規(guī)模的天文觀測臺,在當(dāng)時世界上極其少見。
渾天儀是“自動裝置”,能按時刻自己轉(zhuǎn)動。該儀器結(jié)合計時的儀器滴漏壺,利用壺中滴水的力量來推動齒輪,再帶動渾天儀運轉(zhuǎn)。通過選擇適當(dāng)?shù)凝X輪個數(shù),使渾天儀一晝夜轉(zhuǎn)動一周,將日月星辰運行等天象變化形象地演示出來。
張衡制成渾天儀后,把它安裝在靈臺的一間密室里。為驗證渾天儀的精確度,他讓一個人在室內(nèi)看著渾天儀,讓另一個人站在靈臺上觀察天象。結(jié)果,渾天儀顯示的結(jié)果同天象完全相符。
除了發(fā)明各種儀器,張衡還系統(tǒng)表達了自己的天文學(xué)理論,討論了宇宙起源問題,他認(rèn)為“宇之表無極,宙之端無窮”,即宇宙具有無限性。他還觀測和記錄了2500顆恒星,關(guān)注月食發(fā)生原因,認(rèn)為月亮本身不會發(fā)光,是太陽光照到月亮上才產(chǎn)生光亮。
因張衡在科學(xué)上的杰出成就,后世稱張衡為“科圣”。為紀(jì)念張衡在天文學(xué)上的成就,月球背面的一座環(huán)形山被命名為“張衡環(huán)形山”,小行星1802被命名為“張衡星”。
站在靈臺遺址上回望,緬懷張衡,這個一生將目光投向遼闊蒼穹,一生都在探索客觀世界,追問世界終極存在的智者,讓人肅然起敬,他對科學(xué)精益求精的工匠精神影響著一代又一代人。
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