題目

中國天文地理學的始祖——張衡

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張衡塑像
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張衡,字平子,南陽郡西鄂縣(今河南南陽)人。東漢建初三年(公元78年)生,永和四年(公元139年)卒。他是東漢天文學家、數學家、機械專家、地震學家和文學家。

 

張衡出身名門望族。其祖父張堪歷任蜀郡太守、漁陽(今北京)太守,曾領兵擊敗匈奴,為政廉潔而備受推崇。張衡少時通五經、貫六藝,善文章。累官南陽主簿(掌管文書)、郎中(書記官)、尚書郎、太史令(掌管天文曆法)、侍中、河間相、直到尚書,期間任太史令達14年之久。其科學成就多在任太史令期間完成。

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地動儀復原設計圖
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在天文學方面,張衡寫下了《靈憲》一書。他提出宇宙的演化過程,先經過「渾沌不分」的「太素」階段,然後才開始產生物的「龐鴻」階段,再到「元氣剖判,天成於外,地定於內」。他認為,宇宙是無限的。此外,他還提出了一種「天圓地平」的天地結構,正確地解釋了日月食成因,提出當月遮蔽日則成日食,當月進入地的陰影時則成月食。《靈憲》成為古代一篇傑出的天文學著作。

 

張衡在任太史令期間,製造了一架表現天象的渾象儀,並創製了一架水轉渾天儀。後者由許多關戾、機械構成,可以晝夜轉一周以展示天上星體的位置,並且帶動一個稱為「瑞輪蓂莢」的機械日曆,以報告一個月內的天數。實際上,這是一架天文鐘,並對後世的相關發明產生重大影響。

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張衡創造的地動儀模型
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在任尚書郎期間,張衡還制訂了一種新曆法,稱為「九道法」。它比西漢所創的太初曆和當時使用的四分曆都要精密。但由於保守與習慣勢力反對,未能實行。在機械製造和地震學方面,最聞名的是張衡製造了「候風地動儀」,它是人類歷史上第一架地震儀,用於測定地震的有無和震源方向。他還製造指南車和飛行木鳶,前者是一種指示方向的機械,後者類似於滑翔機。在張衡之後,指南車在歷代屢有製造,尤其是《宋史‧輿服志》詳細記載了宋代科學家燕肅和吳德仁所製指南車的情況。

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四分曆

由東漢人編訢、李梵創製的一種陰陽曆,規定一回歸年等於365.25日,一朔望月等於29499940日,19個太陰年中插入7個閏月的曆法,因歲餘為四分之一日,故稱為四分曆。

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指南車
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張衡還寫過一本數學著作《算罔論》。他分別給立方體和球體定名,並計算了它們的體積。其中,提出圓周率π=730/232=3.1466。這是中國歷史上第一個理論π值。此外,他還作過《地形圖》、寫過文辭優美的《二京賦》,以及科幻作品《思玄賦》等。

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張衡畫像
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上載日期:
2019年01月28日

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