除了地動儀，張衡還有這些發明

來源：科學日報

張恒是我國東漢時期著名的作家和科學家，他發明的地球動力學，不僅記載在史冊上，還收錄在教材中，在我國幾乎人人都熟悉。除了地球動力儀器的發明，張恒還有許多聰明的想法和制作，為我國天文學、氣象學、數學、機械生産等方面的發展做出了重要貢獻。

張恒，字平子，是東漢南陽西約人，也就是今天的河南南陽人。他出生于一個官家，爺爺張侃曾當過太衛和漁陽太衛兵，在當地非常有名，但随着爺爺的病，家庭被打敗了，是以他在貧困中長大。雖然生活貧困，但張恒才華橫溢，吃苦耐勞，很小的時候就很擅長寫文章。俗話說，"讀百萬冊，不如走百萬裡"，17歲時，張恒決定旅行，他首先來到了三輔地區，即西漢時期以首都長安為中心的景趙，左風宣，右支風， 相當于今天的陝西中部地區，然後從三福到北京石洛陽，在那裡讀五本書，通六藝，還有馬榮、崔偉等青年學者。

雖然學曆優秀，但張恒并不熱衷于成名，直到23歲，才同意南陽縣泰壽保德的邀請，擔任南洋縣主書。回到南洋後，他仔細學習了天文學、陰陽、曆法等方面的學習，引起了韓安迪的注意，特例招收他為郎，并很快升到太石嶺，專門負責天空、星曆。任職期間，張恒撰寫了《精神憲法》、《算術理論》等著作，還創作了全音階樂器。

在我國第一個重要天文理論中，張恒全面闡述了天國的形成和結構、宇宙的起源和演化、月亮和星星的本質，并首次正确解釋了日食的原因，大大提高了我國古代天文學的水準，成為世界領先者。《算術論》是張恒在數學上的重要著作，雖然已經失傳，但劉輝在《九章算術筆記》中引用了張恒的一些觀點，由此我們可以知道張恒提出了π，√10，對計算祖先筆畫的周長率起到了促進作用。

濁度儀器是古代觀測天體圖像的儀器。東漢時期，關于宇宙的理論主要有隐蔽和天兩種，蓋蒂安說，地球是平的，天空就像一個碗扣在地上;相比之下，亨提安說，支援者比較多，他們做過很多觀測天體儀器，被稱為亨提亞儀器，比如漢武帝的落飛蛾已經産生了炮塔。在繼承和發展前人成就的基礎上，張恒改造了渾天一。他首先做了一個小竹子模型，叫做小渾，花了整整一年的時間，在用銅鑄造之前進行了許多實驗和改進。

《金樹天文》對張恒對亨提亞儀器的改造有詳細的記錄，從記錄中可以看出，張恒創造的母雞天一的身體是一個大銅球，和現在的天球差不多。在北極和南極之上，栉水母，赤道，二十四節，二十八顆恒星和太陽和月亮星。當銅球相當于南北時，有一個可以旋轉的軸。球體外還有兩個環，一個稱為穿過北極和南極的子午線圓，另一個是代表地平線的扁平圓。銅球從西向東旋轉後，可以看到刻在上面的星星随着旋轉而上升到地球的扁平圓上方，落在地球的扁平圓圈下方，就像天空中的星星向東和向西上升和下降一樣。張恒的天器的偉大之處在于，他用水設計了銅球，使它以與地球旋轉相同的速度旋轉了一周。是以，當銅球出現時，人們向室内看去，就可以知道室外夜空中哪顆恒星剛剛升起，哪顆恒星已經到達半空中，哪顆恒星即将隕落。

更巧妙的是，張恒還設計了一種名為"瑞輪"的機械裝置。所謂輪子指的是月亮，蜻蜓是傳說中的一種神草。根據《竹書年》記載，這草生長在古代聖王時代，新年那一天，也就是每個月農曆開始，每天長出一片葉子，半月15日，16天後，又一天落下， 到了那不起眼的月份，也就是每個月農曆的最後一天，葉子就脫落了。如果你碰到一個不到一天的月份，那麼最後一片葉子就會褪色，但不會掉下來。因為這種草可以訓示月亮的日期和相位，是以它也被稱為月曆。張恒根據這個傳說創造了一個機械裝置，可以"随月，按月曆打開和下降"，說當時的事件月曆并不算太多。

漢順皇帝初期，經過兩次調職，張恒再次成為泰世陵，發明了地球力學儀器。有時候，人們也把地球動力學稱為後風地球動力學，但實際上，後風計在氣象學上就是張恒，一種可以用來測量風向的發明，類似于後風雞的西屋脊，但比西風早了一千多年。

在機械生産方面，根據《太平帝觀》記載，張恒曾經做過啄木鳥。啄木鳥不僅有翅膀，而且在鳥的肚子裡也有器官，可以在器官和翅膀的幫助下飛行數英裡。此外，張恒還制造了三輪、自轉機械，有人認為是鼓車，但有人認為是導軌車。這些靈巧的機器已經丢失，但這些書留下了足夠的記錄來證明張恒在機械生産方面的技能。晉代的葛洪稱張恒和三國時代的機械人馬琦為"聖木"。

張恒的發明令人印象深刻，與他同時代的學者，也是他的好朋友崔偉曾經說過的"志志偉，雷煥"。中國科學院前院長郭莫羅曾說過，他是世界曆史上少有的全能人物。今天，張恒的名字不僅被各種科技史書記載，而且永遠刻在天體上。1970年，國際天文學聯合會将月球上的一個隕石坑命名為"張恒山"，七年後将太陽系中編号為1802的小行星命名為"張恒興"。

作者是濟南中國文化學院（濟南社會主義學院）講師。