中国古代科学家张衡古代科学家的故事( 二 )

其次，张衡地动仪所用的动物形象具有象征意义，即龙象征风，蟾蜍象征地下的阴气，但同时也当是基于对地震现象的观察。我们知道，地震发生之前，蟾蜍这样的生活在地下的动物往往先有警觉而做出异常的行为。张衡对这些现象肯定是有所观察的，这就是地动仪用蟾蜍承接铜丸的原因。今人评价张衡，有时受“后见之明”的影响，认为张衡研究“候气”、“风角”是搞“迷信” ，殊不知这在张衡的时代，正是科学思维的逻辑。而张衡在研究“风角”的同时，又明确有反对“图谶”之类的迷信，可见在张衡的思想里，理性的探索与非理性的迷信的界限还是明确的。
最后，地震在古代被认为是重大的灾异，在汉代董仲舒构建的“天人合一”灾异论说中，像地震这样的灾异自然要受到重视，因为这是国家治理的一部分。据《后汉书》记载，从公元96年到125年的30年中，就有23年发生过较大的地震。张衡地动仪的发明，正是满足了当时社会政治的需求，从中可以看到张衡这样的科学家的的社会责任感。
张衡在科学方面的成就
秦汉时代是中国古代科学典范的形成时期，之前具体性的科学经验，经以阴阳五行理论为基础的宇宙观的整合，摆脱了神话巫术的束缚，成为理论与观察相结合的理性探索。张衡在天文学方面的成就，是汉代天文学发展的写照。
汉以前的天文学的历史可谓久矣，但是只是到了汉武帝时期，通过“太初改历” ，使古代天文学具备了“范式” ，使天文历法成为一种数字化的宇宙模型，不仅包括了对日月五星的运动的推算，而且包括了对人类社会历史变迁的研究，用司马迁的话说是“究天人之际，通古今之变”的大学问。太初改历过程中的天文观测、宇宙论之争和理论构建，正是张衡在天文学上创新发明的时代背景。
关于恒星，司马迁说“唐都分天部” ，他在《史记·天官书》中，综述了汉代的星空，把星空描述为“天人对应”的体系，与古希腊的星座体系形成鲜明的对比。
东汉的张衡无疑是秉承了这个传统。他在《灵宪》中写道：“星也者，体生于地，精成于天，列居错跱，各有逌属。在野象物，在朝象官，在人象事，于是备矣。”天上的星星，就是地上事物的宣气，天地在本质上是对应的。张衡所定的星官体系，是超越了《天官书》的。《天官书》描写80多个星官， 800多颗恒星。而《灵宪》说：“中外之官，常明者百有二十四，可名者三百二十，为星二千五百大大，而海人之占未存焉。”所谓“海人之占” ，很可能是指中原地区不可见而在南海地区可见的南天恒星。

文章插图
图3. 汉代星图(图源：西汉交通大学汉墓)
关于行星运动，《太初历》(即《三统历》)以对行星周期性运行的观测为基础，建立了行星运动的计算模型。《三统历》已经把金星和水星与火星、火星和土星区分开来，采取不同的数字模型，张衡则在《灵宪》中对这两类行星做了进一步区分，认为前者“附于月” ，后者“附于日” ，相当于现代天文学中对“内地行星”与“外地行星”的区分。张衡还进一步认识到，行星运运的快慢与其在天上的高度(也就是离开地的距离)有关，即所谓“近天则迟，远天则速” ，这也是符合行星运动实际情况的科学论断。

中国古代科学家张衡 古代科学家的故事( 二 )

中国古代科学家张衡古代科学家的故事( 二 )