其实,张衡对天文、宇宙的兴趣,从幼小的时候就开始了。张衡出生于荆州南阳郡西鄂县一个豪族家庭,世代为名门望族。祖父张堪,官至蜀郡太守。
张衡在科学上的创造发明,是由于他从小就爱科学,并且勤奋学习爱钻研,也与他小时候的立志追求分不开。
他从小就聪慧过人,对日月星辰特别感兴趣。他非常着迷于自然界的各种现象,小时就爱想问题,对周围的事物总要寻根究底,弄个水落石出。遇到问题,他总是会想为什么,比如说,为什么天空中会有太阳、月亮和星星,为什么有白天和黑夜交替,为什么会有刮风下雨的天气变化,等等。
张衡很小的时候,就是奶奶的小尾巴,不管奶奶走到哪里,后面总会有小张衡的影子。他总是缠着奶奶给他讲故事。老人家似乎有讲不完的故事,又加上十分喜欢这个聪明的孙子,所以只要小张衡提出要听故事,奶奶就给他讲。
在这些故事中,小张衡最喜欢的是有关星星和月亮的故事。夜里,他总是一边仰着头望着天空中眨眼的星星,一边听奶奶讲故事,还不时地问奶奶:星星怎么不会掉下来呢?星星害怕下雨吗?对于聪明的小孙子的问题,奶奶当然也有不少回答不上来,这时候,奶奶就让他问爷爷。
张衡的爷爷张堪,也是个读书之人,在不少地方任过县令、太守。在张衡五岁的时候,一个夏天的夜晚,张衡和爷爷、奶奶在院子里乘凉。张衡坐在一张竹床上,仰着头,呆呆地看着天空,还不时举手指指画画,认真地数星星。
张衡问:“爷爷,星星是不是会移动?我数的时候看到,原来在头顶的,偏到西边去了;还有的星星数着数着就不见了,又有新的星星出现了。”
爷爷说:“是啊,星星确实是会移动的。你要认识星星,先要看北斗星。你看那边比较明亮的七颗星,连在一起就像一把舀饭的勺子,很容易找到……”
“噢!我找到了!”在爷爷的指导下,小张衡终于找到了北斗星,兴奋地喊着。
这天晚上,张衡一直睡不着,多次起来看北斗星。夜深人静,当他看到那闪烁而明亮的北斗星,已不是端正的上下,而是倒挂着时,他感到多么高兴啊!这让他越发觉得浩渺的夜空里会有无数的宝藏,同时也在他幼小的心灵里埋下了无数好奇的问题。他想:这北斗为什么会这样转来转去?是啥原因?天一亮,他就又跑去问爷爷,谁知爷爷也讲不清楚了。从爷爷那里得不到答案,于是,小张衡就急切地去读天文书,他希望能从书中找到自己想要的答案。
还有一次,那是小张衡八岁的时候,跟着母亲去挖野菜。早上太阳升起的时候,他发现自己的影子比自己长,到了中午的时候自己的影子就短了,缩成了一团。从此以后,他看见自己的影子缩成一团的时候就知道是中午时间,便让母亲烧菜做饭。母亲很奇怪他为什么会知道,他就告诉母亲关于影子的发现。
张衡不仅天资聪颖,而且读起书来非常用功,他十岁就能熟读《诗经》,并对其中的天文、历法非常感兴趣。在他十岁那年,祖母和父亲相继去世了。
母亲送张衡到学馆里去读书,小张衡深知读书对他来说是多么不容易,因此非常刻苦。不久,小张衡开始作诗了,他作的诗常常受到老师的夸奖。为增长知识,小张衡博览群书。一天,他看到一本叫《鹖冠子》的书,被书中按北斗星定季节的四句话深深吸引住了。从此,他常常仰望着星空,观察北斗星的变化,日积月累,发现北斗星在围绕着一个中心转,一年转一圈。他顺口就道:“啊!我终于明白‘斗转星移’是怎么一回事啦!”
由于勤奋好学,随着一天天长大,张衡的知识也越来越丰富了。十五岁那年,他离开家乡,先后到长安和洛阳,先是在三辅一带游学,接着进了洛阳,在太学院学习。在太学里,张衡用功读书,于是通晓“五经”,贯通“六艺”,尤其是擅长各类诗文的写作。他常常是有感而发,写作的水平也随之不断提升。
张衡常常想着一个人如何立身行事。他认为福祸相依,幽深微妙,难以看清,于是作《思玄赋》,以表达和寄托自己的情志。其中的“仰先哲之玄训兮,虽弥高而弗违”和“伊中情之信修兮,慕古人之贞节”都是流传后世的名句。
张衡不羡慕别人出仕做官,也不贪慕当世的功名富贵,更不趋附当时的那些达官显贵。他自从那年被杨震召进宫,先是为郎中,后升为太史令,十多年来担任太史令官职一直没有迁升,他无怨恨,还以答客问的形式作《应间》一文,以表达自己的志向。
自光武帝刘秀喜好谶纬起,明帝、章帝相继效法,一些学者争相学习谶纬,又以惑众妖言相迎合。张衡认为,谶纬虚假荒谬,并非圣人的准则。于是,他作《巫语》,直言谶纬之术的荒诞。
张衡虽然才高于世,却并不骄傲自大,他举止稳重,神态淡然、宁静,不喜欢与一般的世俗之人交往。和帝永元年间,张衡几次被推举为孝廉,他却不应荐;后来,屡次被三公官府征召,都没有就任;再后来,大将军邓骘认为他才能罕见,是个奇才,曾屡次征召他,他也不去应召。
当时洛阳和长安都是很繁华的都市,张衡在长安和洛阳学习游历期间,看到从王公贵族到一般官吏过的是骄奢淫逸的生活,很看不惯,于是模仿班固的《两都赋》写作了《东京赋》《西京赋》,即《二京赋》,以此来向朝廷进行讽谏。他殚精竭虑,经过精密构思、反复润色,用了十年时间才完成。这两篇赋文,一经传开,便名满天下。
这样,张衡很快成为东汉安帝时期著名的文学家。
张衡一生著述甚丰,除《巫语》《应间》和《思玄赋》外,还著有《周官训诂》等书,他所写的诗、赋、铭等,包括《灵宪》《七辩》《巡诰》《悬图》等文章著述,共三十二篇。
安帝永初年间,谒者仆射刘珍、校书郎刘余等人在东观著述,撰集《汉记》,因定汉家礼仪,上书邓太后,请求让班昭、张衡参与论定此事。
太后得知张衡文才出众,即派杨震征召他入朝到东观任职。但是,张衡的特长不是文学,而是数学和天文学。太后得知,又让他兼管天文历法,这个工作正好符合他研究的兴趣。从此以后,张衡在整理史籍的同时,又悉心研究天文、阴阳之学。张衡平素特别喜爱扬雄的《太玄经》,他对崔瑗说:“我读《太玄》,才知道扬雄极为通晓天道术数之妙,可与五经比肩。”
为了探明自然界的奥秘,年轻的张衡白天常常把自己关在屋里整理史籍,早晚不是读书、研究,就是站在天文台上观察日月星辰。观察、钻研久了,他想,如果能制造出一种仪器,能够上观天象、下察地运,预报自然界将要发生的情况,这对人们预防自然灾害,揭穿那些荒诞的迷信鬼话,该是多么好啊!
于是,张衡把从书本中读到的知识和观察到的自然现象进行分析研究,又把研究的心得著成《灵宪》《算罔论》二书,书中的论述极其详细明白。在《灵宪》这本书里,他告诉人们:天地是椭圆形的,像个鸡蛋,天就像鸡蛋壳,包在地的外面,地就像蛋清蛋黄。他根据这个研究,创立了“浑天说”。
接着,他又根据“浑天说”的理论,开始设计、制造预测天体的仪器——浑天仪。不知经过了多少个风雨晨昏,熬过多少个不眠之夜,一个当时天下最先进的天文仪器浑天仪诞生了。这个大铜球装在一个倾斜的轴上,利用水力转动,它转动一周的速度恰好和地球自转一周的速度相等,而且在这个人造的天体上,可以准确地看到太空的星象。
东汉中期,京城洛阳及其附近地区经常发生地震,仅从和帝末年到安帝初年的十多年内,这些地区发生地震就达十多次。其中发生的两次大地震,波及范围近三十个郡国,灾情极其严重,造成大批房屋倒塌、人畜伤亡,人们对地震都十分恐惧。安帝和一些文武官员都以为这是得罪了上天,因此增加人民赋税,用来举行祈祷活动。
这时的张衡,由此开始注意并观察地震现象,也更加深入地对天文、历法、数学进行研究。他不相信关于地震的迷信宣传,他认为地震应该是一种自然现象,人们之所以无法预知地震,是由于人们对它的认识太少了。鉴于这种情况,他开始了对地震的研究。张衡细心观察和记录每一次地震现象,用科学的方法分析了发生地震的季节、地域、前后自然现象。经过多年的反复观察和试验,他准备制造出天下第一个能显示地震的仪器,即地动仪。
入宫十多年来,张衡夜以继日地兼顾史籍整理和科学研究,后来东观的刘珍、刘余去世,班昭要完成《汉书》的编写,因此,《汉记》一书的撰集,就主要落在了他一个人的身上。
太后驾崩后,张衡无限怀念,他草拟了一段对邓太后的评价,准备写入史书:“邓后临朝行使皇权,功绩卓著,但因力到终年,终未还政于君。所幸者邓后不是为了己身,焦心悯惜忧患,自强者只知有国。然建光之后,安帝王柄在握,竟信谗言戮辱邓骘等贤良,奸佞妖女结伙而进,衰败之来,日趋严重有明显的征兆。”
张衡取来自己精心抄写的两篇赋文递与杨秉道:“贤侄,老夫近日有赋文两篇,一曰《忧汉赋》,一曰《归田赋》,你带回去给令尊大人,请令尊大人斧正、赐教。”
此时,张衡并不知道,厄运即将降临到他的头上。
两人正交谈着,这时,忽然听到外面有尖厉的声音大叫:“圣旨到!”