张衡,字平子,出生在南阳西鄂一个没落的官僚家庭。他多才多艺,不仅是东汉时期的著名文学家和画家,而且是我国历史上最杰出的科学家之一。
张衡小时候家境贫穷,常常要靠亲戚、朋友的接济生活。但是,他在穷困的环境中仍然坚持读书求学,十五六岁时就能写出很好的文章了,在家乡小有名气。他十七岁时到长安游历,不久后进入洛阳的太学,在那里攻读四书五经等儒家经典。他头脑聪明,读书刻苦,几年后就成了一个学识渊博的青年学者。
这时候,他对文学创作产生了浓厚的兴趣。于是,他就根据自己在长安和洛阳的所见所闻,写出了著名的《两京赋》。《两京赋》语言优美,风格雄奇,是张衡的代表作,在我国古代文学史上也占有重要地位。除了《两京赋》以外,张衡还先后创作了《归田赋》、《四愁》、《同诗歌》等文学作品。
由于他表现出了突出的文学才华,所以后人把他和司马相如、扬雄、班固并称为“汉赋四大家”张衡在绘画方面也具有突出的才华,是对后世画家产生了深刻影响的“东汉六大画家”之一。可惜的是,他的绘画作品大多失传了。
从三十岁起张衡开始致力于数学、天文、历法、机械等自然科学研究,先后写下了(浑天仪图注)、(灵宪)等科学著作,发明了浑象、侯风地动仪等科学仪器。张衡在(浑天仪图注)这本科学著作中提出了关于天体结构的科学理论——著名的“浑天说”。张衡的(灵宪)也是我国古代的天文学名著之一,在这本科学著作中,张衡提出了“宇之表无极,宙之端无穷”的科学观点。
用今天的话说,就是宇宙是无边无际、无穷无尽的。这种观点在今天已经是众所周知的常识,可在当时的历史条件下,能提出这种观点的人并不多。
公元117年,张衡发明了浑象,浑象是世界上第一台能比较精确地演示天象变化的科学仪器,它是一个直径约为八尺的空心铜球,外面刻着太阳、月亮和许多星星。
张衡把这个铜球鞋放在架子上,然后利用齿轮系统和水力来使它匀速转动。铜球每天转动一圈,转动的方向和地球自转的方向完全一致。据说,在张衡发明出浑象以后,好多人都跑来看稀奇。张衡就说:“你们看好了,现在这颗星星已经从东方升起了,那颗星星正在向西方落下去。不相信的话,你们再到屋外看看,是不是这个样子。”大家一齐跑到屋外,抬头观看星光点点的夜空,果然和张衡所说的一模一样。
公元132年,张衡又在认真研究和多次试验的基础上发明了一台候风地动仪。这也是世界上第一台测定地震方位的科学仪器,比西方国家的类似仪器早发明一千七百多年。候风地动仪是用青铜制造成的,像一个椭圆形的大酒坛。它的直径为八尺,顶上有一个活动的盖子。打开盖子,可以看到有一根柱子自上而下地立在里面。这根柱子和八个机关联结在一起。而八个机关又分别和酒坛外壁上的八条张牙舞爪的龙紧紧相连。
八条龙依次代表八个方位:东、东南、南、西南、西、西北、北、东北。
每条龙的头部都朝向地面,分别和蹲伏在地上的八个铜蛤蟆相对应,八个铜蛤蟆都张着嘴。哪个方位发生了地震,代表这个方位的龙就会自动张开嘴,“当啷”一声把铜球吐进铜蛤蟆的嘴里。负责观测地震的人员,只要听到“当啷”声,就知道发生地震了。
张衡当时是朝廷的太史令,所以他发明的候风地动仪就放在京城洛阳的国家天文台内。
公元138年的一天,代表西北方位的那条龙突然张开嘴,“当啷”一声把铜球吐进了铜蛤蟆的嘴里。可是,洛阳城里的人们并未感觉到发生地震,因此,就有人议论说:“张衡的地动仪是个骗人的玩意儿。”过了几天,陇西的地方官员派人骑着快马来向朝廷报告说:“我们那里发生了大地震!请朝廷发放钱粮救济灾民!”人们这才相信张衡的发明。
除此之外,张衡还发明了指南车、自动记录里程的鼓车、能够飞行数里的木鸟等机械。另外,张衡还绘制了我国第一幅比较完备的星图,为后人观测天文提供了宝贵的资料。
公元139年,多才多艺的张衡与世长辞,享年六十一岁。