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中国天文地理学的始祖——张衡

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张衡塑像
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张衡,字平子,南阳郡西鄂县(今河南南阳)人。东汉建初三年(公元78年)生,永和四年(公元139年)卒。他是东汉天文学家、数学家、机械专家、地震学家和文学家。

 

张衡出身名门望族。其祖父张堪历任蜀郡太守、渔阳(今北京)太守,曾领兵击败匈奴,为政廉洁而备受推崇。张衡少时通五经、贯六艺,善文章。累官南阳主簿(掌管文书)、郎中(书记官)、尚书郎、太史令(掌管天文历法)、侍中、河间相、直到尚书,期间任太史令达14年之久。其科学成就多在任太史令期间完成。

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地动仪复原设计图
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在天文学方面,张衡写下了《灵宪》一书。他提出宇宙的演化过程,先经过“浑沌不分”的“太素”阶段,然后才开始产生物的“庞鸿”阶段,再到“元气剖判,天成于外,地定于内”。他认为,宇宙是无限的。此外,他还提出了一种“天圆地平”的天地结构,正确地解释了日月食成因,提出当月遮蔽日则成日食,当月进入地的阴影时则成月食。《灵宪》成为古代一篇杰出的天文学著作。

 

张衡在任太史令期间,制造了一架表现天象的浑象仪,并创制了一架水转浑天仪。后者由许多关戾、机械构成,可以昼夜转一周以展示天上星体的位置,并且带动一个称为“瑞轮蓂荚”的机械日历,以报告一个月内的天数。实际上,这是一架天文钟,并对后世的相关发明产生重大影响。

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张衡创造的地动仪模型
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在任尚书郎期间,张衡还制订了一种新历法,称为“九道法”。它比西汉所创的太初历和当时使用的四分历都要精密。但由于保守与习惯势力反对,未能实行。在机械制造和地震学方面,最闻名的是张衡制造了“候风地动仪”,它是人类历史上第一架地震仪,用于测定地震的有无和震源方向。他还制造指南车和飞行木鸢,前者是一种指示方向的机械,后者类似于滑翔机。在张衡之后,指南车在历代屡有制造,尤其是《宋史‧舆服志》详细记载了宋代科学家燕肃和吴德仁所制指南车的情况。

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四分历

由东汉人编欣、李梵创制的一种阴阳历,规定一回归年等于365.25日,一朔望月等于29 499940日,19个太阴年中插入7个闰月的历法,因岁余为四分之一日,故称为四分历。 

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指南车
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张衡还写过一本数学著作《算罔论》。他分别给立方体和球体定名,并计算了它们的体积。其中,提出圆周率π=730/232=3.1466。这是中国历史上第一个理论π值。此外,他还作过《地形图》、写过文辞优美的《二京赋》,以及科幻作品《思玄赋》等。

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张衡画像
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上载日期:
2019年01月28日

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