响在我们的心中,张衡用这般华丽的文字书写了心路的历程,他的人生轨迹永远都好似一个大大的圆,从数星星的孩子到诗人,再到一位天文学家,从洛阳到河间,再到故乡南阳美丽的村庄,终点回到起点的轮回里,脚步走过万水千山,心中的感悟又有几多侧身南望涕沾襟,他是为无穷尽的探索道路而流泪,还是为莫测的前程而彷徨中国知识分子一向有学而优则仕的传统,张衡也同样重复了这样的过程。永初二年,37岁的张衡收拾行装,踏上了去都城洛阳的路途,是汉王朝在等待张衡的到来,还是张衡在等待汉王朝的召唤无论怎样,当他走进宫闱大门的那一刻起,他也就永远卷入了洪流一般的是非里。他性格刚直,不畏强暴,清廉爱民,这是祖父遗留给他的品格,也是中国清流阶层固有的精神信条。我们今天提到清流,总会想到满清末年,那些拒绝变法和进步的保守大臣的形象,但是在中国传统的儒家思想里,清流意味着一种高洁的信念,而非死读教条书的酸腐,清流更代表了做人做事严谨认真的精神,与中国儒家思想里关于治学求解的态度是一脉相承的。
东汉时代,中国还处于封建社会的形成阶段,封建的礼教和典章尚未完全成型,封建制度和封建思想尚且代表着一种先进的进取精神,一如近代西方的启蒙主义思潮与民主精神。先进的士大夫分子们对于民贵君轻思想的坚持,一如1800多年后的孙中山对三民主义思想的坚守一样。倔强的张衡正是带着这样一种信念走进洛阳城的,也正是这样一种信念使他成为了宦官攻击的靶标。在今天人的眼里,学者永远只是学者,政客永远只是政客,两者不能混为一谈,投身政治洪流的科学家,其科学研究方面必然无法有很高的建树。而事实上,所谓政治,只是被人类人为地赋予了种种黑暗的内容,政治并非全是肮脏,而是一个中性的词汇。张衡在洛阳的多年里,始终是各类政治活动的主角,也是当时清流阶层的主要人物之一,他曾在朝堂之上力陈宦官的罪恶,也曾经严词拒绝当权人物对他的收买。而这一切,与他同时成功研究出了水运浑天仪不相矛盾,与他写出了著名的天文论著灵宪不相矛盾,知识如果不能与实际相结合,那知识永远只是一纸空文,任何先进的科学思想都需要有先进的政治思想为基础,否则美好的理想只能在现实里扭曲变形。无论是身为一个政客,还是身为一个学者,张衡都延续了他一贯的品格:对原则的坚持和对操守的坚持。他不迷信权威的学说与学者,也同样不畏惧当朝权贵的淫威。做学问的态度与做人的态度一脉相承,这正是中国士大夫阶层的精神典范。
公元117年,即汉顺帝永初四年,是中国天文历史,同样也是世界天文历史上重要的一刻,张衡研制成功了人类历史上第一架水运浑天仪。对于浑天仪,我们今天只能在故宫的遗迹中找到一个模糊的概念,这种古老的仪器代表了中国古代科技的先进成果,而对于浑天仪的真正原理和用途,大多数人就不得而知了。事实上,浑天仪得名于中国古代古老的天文学说浑天说。中国古代的天文学说,从秦汉开始一直存在着盖天说和浑天说两种争议,盖天说是商周时期萌芽诞生的天文学说,其理论为“天圆如地盖,地方如棋局”,即中国古代传统的天圆地方学说,代表了人类在蒙昧阶段对于宇宙的朦胧认识。与之相对应的是秦汉时期出现的浑天说,浑天说认为,天是一个圆形的壳,天一半在地上,一半在地下,地位于天壳的内部,日月星辰随着天壳而转动。张衡的浑天仪正是以浑天学说为基础制造的,它是一种演示天体运动情况的仪器。浑天仪也并非是张衡的独立发明,而是由西汉科学家落下闳、耿寿晶所创,张衡在前人的基础上,制造出了运作更为精密的水运浑天仪,它分做内外几层,每层都可以转动,中间有个铁轴贯穿球心,轴的方向就是地球自转的方向,轴和球体的接触有两个交点,即天球上的北极和南极。球的一半隐没在地平圈的下面,另一半显露在地平圈上面。在球的表面排列有二十八宿和其他恒星,球面上还有黄道圈和赤道圈,二者成24度夹角,分列有二十四节气。从冬至点起古代以冬至作为一年的开始,把圆分成365度,每度又细分成四个小格。球体外面有两个圆圈,一个是地平圈,一个是子午圈,外圈圆周长为一丈四尺六寸一分。天轴支架在子午圈上,和地平斜交成36度,就是说北极高出地平36度。这是洛阳地区的北极仰角,也是洛阳地区的地理纬度。这架仪器的构造,几乎囊括了当时所有先进的天文学知识。更值得一提的是,张衡巧妙设计了齿轮转动系统把浑天仪和漏壶联系起来,借助漏壶的水流力量推动齿轮,带动浑天仪绕轴旋转。这一年,张衡的浑天仪成功演示了洛阳地区星空的运动实况,引起了巨大的轰动,也让所有质疑他的人暂时闭上了嘴巴。
遗憾的是,对于这样一种伟大的科技成就,今天的某些学者都采取了低调记录的方式。在中国传统的学术观念里,自然科学发明的地位是要落在人文科学之后的。文革时期,浑天仪更被四人帮的爪牙们污蔑为“封建迷信的产物”。前人的蒙昧尚可以理解,后人的无知却令人可悲。张衡的浑天仪,从当时的社会发展和生产力发展情况看,很多内容无疑是超越了时代的。一项科技发明若超越了时代,也势必很难在短期内为时代所接受。爱迪生发明电灯的行为不也曾遭到煤气灯公司的抵制吗在东汉的生产力状况下,许多天文学成就无法在当时体现出作用,但势必会在未来的岁月里影响到人类的生活。欧洲人处死了培根,可是“知识就是力量”的名言鼓舞了无数欧洲近代科学家向蒙昧的宗教宣战。浑天仪以及浑天学说所带来的科技成果,不仅在当时引发了轰动,在日后的岁月里,它的作用被一代又一代的中国人进行了孜孜不倦的扩展,在奠定了中国天文学研究基础的同时,也深刻影响了一代又一代天文观测的方式以及天文学说成果的变革。
浑天仪绝不仅仅是今天故宫博物院里一尊华丽的摆设,也并非是没有任何实际用途的奇技淫巧,而是一种精密的观测天象的机器设备。在人类漫长的天文研究历史上,浑天仪为人类捅开了探索天体奥秘的一层窗户纸,按照现代科学观念来看,浑天仪包括制造浑天仪理论的浑天说,无论是研究的深度还是精确度,都与真实的情况有着不小的距离,但是谁又能离开自己身处的时代去看待客观的事物呢,罗马不是一天建成的,牛顿的自由落体运动以及爱因斯坦的相对论,也同样存在着有待后人去完善和补充的漏洞,他们并没有因为错误,而由伟大变得渺小,相反更加深受我们的尊重。张衡也一样,中国现代的科普读物里,对于浑天仪的记录和叙述,只占据很小的一个篇幅,但是就人类天文学的历史而言,能够正确的演示星空运行的状况并以此推算天体运行的规律,对于蒙昧时代的人类天文学发展而言,有着极其重要的意义。从天文学本身的研究角度看,浑天仪为人类演示了天体运行的基本轮廓和结构,也就为后人点亮了研究天体运行规律的一盏明灯,对于天文学的演变和发展无疑具有启蒙运动的意义。中国传统的历法和潮汐的推算,都缘自古代天文学家对天象的观测和研究,包括节气的演变和春夏秋冬的交替,以及农令农时的变更,这一切也同样要以天文学的进步为基础。古代中国的文明之所以领先于世界,首要一点是因为封建农业生产力的高度发达,而在靠天吃饭的封建农业生产方式下,对于天象的观测和农时的把握,则成为决定生产成果的关键。从这个意义上说,无论用怎样的赞美词汇去评价这一伟大的成果,都是不过分的。另外需要重要说明的一点是,水运浑天仪的成功,并非仅仅是张衡一个人的智慧。在洛阳平昌门南,有一个叫灵台的地方,那里是张衡担任太史令期间观测天象的地点。所谓的灵台,自然不仅仅是一个高台这样简单,它代表着一个庞大的研究体系,根据后汉书的记录,灵台就是当时的天文台。这里的总管是灵台丞,属太史令管辖,上面有候气的、候风的、候日的、候星的等40多人,机构庞大,分工细密。这样完善的科学研究机制,在两千多年以前的世界只为中国所独有,因此这样的成功并不能只被看做某位科学家灵感的昙花一现,而是应当被看做中国封建时代科技制度的成功,完备的管理和研究制度为科学家的成功提供了一个有利的平台,也使水运浑天仪的诞生成为一种必然。即使张衡在16岁那年选择了文学作为自己的发展道路,水运浑天仪也必然会诞生在同时代一个叫李衡或者王衡的人之手。当有些中国人在感叹瓦特为什么没有出生在中国的时候,他们恰恰忽略了重要的一个事情。任何一个优秀的科学家都需要和一个优秀的科学制度相适应,与瓦特同时代的清朝连一个火器发明家戴梓都难以容下,就足够证明近代中国的落后,绝非仅仅是民族智慧缺失的缘故。
在水运浑天仪制作成功的第二年,张衡写下了他一生里最伟大的一部天文巨著灵宪,从研究太玄经到制作浑天仪,再到巨著灵宪的问世,从学习前人的理论到实践,再到丰富和完善新理论,张衡经历了一个科学家正常的研究过程,也更加明白地证明了中国古代科技的理论性。灵宪是中国天文浑天理论的集大成者,不仅系统地阐述了前人的天文思想,而且对于天体的演化过程和宇宙的概念,以及行星的运动速度方面都提出了自己独到的观点。特别重要的是,张衡在书中第一次提出了“宇宙”这一新的概念,并将宇宙和天地区分开来。他第一次提出了宇宙的无限性,这一思想不仅深刻地影响了后世的天文研究,更在中国思想史上引发了一场剧烈的地震,后世的朴素唯物主义学者将张衡的宇宙无限论应用于思想领域,提出了世界上最早的唯物主义思想。
灵宪的成就不仅仅于此,另一个重要的事实是,灵宪涉及了宇宙运动的方方面面,在天体的演化过程里,张衡提出了“星云”学说,即天体是由各种气组成,在气的分化中形成了天地。欧洲直到1700多年后,才由康德提出了类似的观点。在行星运动的速度上,张衡探讨了行星运行的速度规律,指出行星运行的速度与距离地球的远近有关。灵宪同样揭开了月食的产生和运动之谜,即“月,光生于日之所照;魄生于日之所蔽。当日则光盈,就日则光尽也。众星被耀,因水转光。当日之冲,光常不合者,蔽于地也,是谓虚。在星星微,月过则食”。他提出了月亮本身不发光,是靠太阳发光的正确理论。在星相和流星等问题上,灵宪也做出了非常系统的论述。在公元2世纪的世界,灵宪可被看做天文学的百科全书,而这部书与浑天仪一样,也不仅仅代表着张衡一个人的科技成就与智慧思想,灵宪里的许多观点,在之前的一些关于浑天说的前人论著里都有所涉及,张衡将其深化并加以系统地证明,这部书实际上是秦朝初期至东汉时代浑天学说的集大成者。也就是从这个时代开始,浑天说成为了统治中国天文近两千年的学说,后世的天文学家都以其为天文理论的研究基础。
公元132年,即汉顺帝阳嘉元年,张衡完成了他在太史令任上的最后一件大事发明地动仪,这也是他几十年宦海沉浮生涯里最光辉的一刻。根据后汉书的记载,张衡的这台机器:“验之以事,合契若神。”地动仪又称为候风地动仪,由青铜制成,形像一只圈足的酒尊,直径有8尺;尊上有个隆起的合盖;尊外附有8条龙,龙首朝着8个方向;龙口中含有一粒铜丸;地面上有8只昂首张口的蟾蜍,准备承接龙口中落下来的铜丸;尊中有一根高而细的铜柱,张衡称之为都柱,都柱在接受到地震产生的地震波后就向波源方向倾倒。在都柱周围构架了8条通道,使倾倒的都柱只能往一道中滑倒,倒到尽头,都柱敲动一个像弩机装置似的牙机,利用扛杆传动,使龙首张开口,铜丸跌入蟾蜍口中,砰的一声,人们闻声检丸,就可知道该方向发生了地震。地动仪诞生的初期,朝野上下普遍对其抱有怀疑的态度。这其实很容易理解,机器预测地震的发生,即使到了科技革命时代,也是欧洲在19世纪下半叶才完成的课题。据说地动仪问世的时候,清流们曾批判张衡“制妖物以媚主上”,宦官们也曾污蔑张衡“行异术以惑人心”。科学,特别是在自然科学诞生的初期,都注定是要与一切传统的势力进行战斗。公元138年秋的陇西大地震,为张衡的地动仪彻底正名,从最后上报的地震实际发生时间到张衡地动仪观测的确切时间看,其误差不超过一个时辰。当然,地动仪对于地震的预测还处于一种极其原始的状态,它只可以大体的感知地震发生的方位,无法定位地震发生的准确地点,但是在当时的生产力条件下,这的确是一个超越时代的发明,对比西方的科技成就,地动仪领先世界约1800年。
另一个事实也足够说明地动仪的科技成就,清朝以后,地动仪的制作方式和运作原理几近失传。新中国成立后,地动仪的复原问题成为历史学界的一件大事,在现代科技条件
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