永初五年的洛阳城,太史令的铜漏刚过三更,观星台上却还亮着一盏油灯。三十七岁的张衡正跪在浑天仪前,用竹尺量着刻度盘上的星宿轨迹,案几上堆着《九章算术》和他亲手绘制的星图。忽然一阵风撞开窗户,他抬头望见北斗七星在云层中转动,喃喃自语:“天如鸡子,地如鸡中黄,孤居于内。”
张衡的科学启蒙藏在南阳郡的老宅里。十岁那年,他在祖父的书房发现一本残破的《灵宪》,里面说 “宇之表无极”,便缠着管家要工匠用青铜造了个小浑天仪。十五岁游学长安时,他见人们用圭表测日影总被风雨干扰,便在客栈的木板上画图纸,想造一台 “能自行运转” 的计时器。
永元十二年,张衡被推举为孝廉,却辞掉官职留在南阳。在白河岸边,他看到农夫用水车灌溉,突然想到可以用水流驱动机械。整整三年,他对着流水揣摩齿轮咬合的规律,手指被木刺扎得全是小洞。当第一台 “漏水转浑天仪” 在自家院子里转动时,铜制的星宿随水流缓缓移动,与夜空星象分毫不差。消息传到洛阳,汉和帝特召他入京任太史令。
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元初四年,洛阳发生了一场大地震,灵台的史官们忙着占卜吉凶,张衡却带着工匠奔赴灾区。在废墟中,他发现房屋倒塌总是 “先从东墙开始”,便埋下几根铜柱监测地面震动。夜里,他坐在帐篷里画图纸,把地震时 “地动振声” 的原理记在竹简上。有人嘲笑他 “舍鬼神而信机巧”,他回怼:“天地有常道,非神鬼所能乱。”
阳嘉元年,张衡的地动仪终于造好了。这台铜制仪器直径八尺,状如酒尊,八条龙首衔着铜珠,下方蹲着八只张口的蟾蜍。那年陇西发生地震,洛阳人还未察觉,地动仪西侧的龙首突然吐出铜珠,落入蟾蜍口中发出巨响。朝臣们起初不信,直到驿使传来陇西震报,才惊叹 “张公之器能测千里之外”。
除了观测天地,张衡还痴迷于数学。他在《算罔论》中提出 “圆周率等于十的平方根”(约 3.16),虽不及后世精确,却比刘徽的割圆术早了两百年。晚年在河间相任上,他还造过一辆 “记里鼓车”,每行一里路,车上木人便击鼓一次,车轮转动的齿轮比列后来被用到记时仪器中。
永和四年,张衡病逝于洛阳。他的遗体被送回南阳,墓前立着他生前设计的石制浑天仪模型。范晔在《后汉书》中为他单独立传,详细记载了地动仪的构造,却在结尾感慨 “衡善机巧,尤致思于天文、阴阳、历算”,仿佛这些成就只是文人的 “余技”。
如今在南阳张衡博物馆,复原的地动仪静静伫立在展厅中央。当游客透过玻璃看到那些精密的齿轮时,或许能想起一千九百多年前,那个在观星台上仰望夜空的身影 —— 他用青铜铸造的不仅是仪器,更是中国人探索自然的勇气,正如他在《应间》中所写:“捷径邪至,我不忍以投步;干进苟容,我不忍以歙肩。”
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