张衡（78-139），字平子，河南南阳人。他的《浑天仪图注》便是浑天说的代表作。他指出：“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡中黄，孤居于内，天大而地小，天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮。”他还指出天体每天绕地旋转一周，总是半见于地平之上，半隐于地平之下，等等。这里张衡明确地指出大地是个圆球，形象地说明了天与地的关系，但“天表里有水”等说法，却是一个重大的缺欠。张衡在他的另一名著《灵宪》中指出，浑圆的天体并不是宇宙的边界，“宇之表无极，宙之端无穷”，从而表达了宇宙无限的观念。张衡的这些论述表明了浑天说的基本观点。浑天说是一种地球为中心的宇宙理论，但在当时历史条件下，它能比较近似地说明天体的运行，于是对后世产生了很大的影响。

张衡

张衡不但倡导浑天说，而且还在前人工作的基础上，着手制造了用于演示浑天思想的仪器——水运浑象，这对浑天说能得到社会的广泛承认起了重要的作用。张衡所制浑象是以一个直径约5尺的空心铜球表示天球，上画二十八宿，中外星官及互成24度交角的黄、赤道等。紧附在球外的有地平圈和子午圈，天球半露于地平圈之上，半隐于地平圈之下，天轴则支架在子午圈上，天球可绕天轴转动。水运浑象形象地表达了浑天思想，并解释了若干天文现象。张衡利用当时已得到发展的机械方面的技术，巧妙地把计量时间用的漏壶与浑象联系起来，即以漏水为原动力，并利用漏壶的等时性，通过齿轮系的传动，使浑象每日均匀地绕轴旋转一周，这样浑象也就自动地、近似正确地把天象演示出来。张衡的这项创造是唐宋时代得到进一步改进的水运浑象的先声，在天文仪器史上占有重要的地位。

张衡担任太史令（掌管天文的官员）先后达十四年之久，所以他在天文学方面的贡献最为突出。在《灵宪》中，他系统地总结了前人关于宇宙生成与演化的思想。除了沿用道家有生于无的客观唯心主义观点外，张衡采用当时得到发展的元气学说，比较完整系统地描述了天地万物生成、变化、发展的过程，对后世产生了深远的影响。张衡还提出了五星视运动的重要理论。他用“近天则迟，远天则速”的理论，解释五星运行或快或慢的现象。这表明张衡或许已经认识到五大行星同地球的距离有近有远，而且就同一行星而言，其运行的轨道也时而接近地球，时而远离地球。这又是五星运动快慢与距离之间定性关系的早期描述。张衡对月食的成因也有初步的认识，认为月食是由于地球的影子——“暗虚”遮掩了月亮而引起的。此外，他测得日、月的视直径为365.25/730度（约等于0.5度），同今测值相近。这些都说明张衡在天文学方面的造诣很深。

在张衡生活的那个年代，较大的地震屡屡发生，于是地震成了他十分关切的研究课题。基于对地震及其方向性的认识，特别是从当时建筑中有一种所谓都柱（即宫室中间设柱）的启示，张衡于132年首创了世界上第一架地震仪——地动仪。“地动仪以精铜制成，圆径八尺，合盖隆起，形似酒尊”，里面有精巧的结构，主要是中间的“都柱”（相当于一种倒立型的震摆)和它周围的“八道”（装置在摆的周围的八组机械装置）。尊外相应的设置八条口含小铜珠的龙，每个龙头下面都有一只蟾蜍张口向上。一旦发生较强的地震，“都柱”因震动失去平衡而触动“八道”中的一道，使相应的龙口张开，小铜珠即落入蟾蜍口中，观测者便可知道地震发生的时间和方向。据记载，地动仪成功地记录了138年在甘肃发生的一次强震，证明了张衡所制仪器的准确性和可靠性。

地动仪

张衡的成就还不限于这些方面，他研究过地理学，曾绘制了一幅地形图，流传了好几百年；在数学方面，对圆周率作过研究，取用过值；他是当时有名的文学家，有不少文学著作，其中以《二京赋》最为出名，在东汉文学史上有一定的地位；他还是个画家，曾被入列为东汉六大名画家之一。

张衡是那个时代产生的著名科学家，他能够作出伟大贡献，又有其内在的因素。他好学不偿，“如川之逝，不含昼夜”。他虚怀若谷，“虽才高于世而无骄尚之情”。他“不耻禄之不伙，而耻知之不博”，抱定“约己博艺，无坚不钻”的决心，脚踏实地地进行工作，不为外界的冷嘲热讽所动摇。他说过“捷径邪至，我不忍以投步”，表明了他的实事求是的科学态度。他曾建议“收藏图谶，一禁绝之”，则反映了他反对谶纬神学的战斗精神，所有这些，都是张衡之所以能够攀上那个时代的科学高峰的内在因素。当然，张衡也不可避免地带有时代的局限性，他也曾涉足于“卦候、九宫、风角”之术，被后人称为“阴阳之宗”。他的宇宙生成与演化的思想带有不少客观唯心主义性质，也给后人带来不好的影响。

——杜石然, 范楚玉, 陈美东, et al.  中国科学技术史稿, 修订版[M]. 北京大学出版社, 2012：108-110

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