钟表是谁发明的?

中国历史上有名的天文学家有哪些?他们各有

中?澜叹W >> 文化概說 >> 天文 >> 张衡对古代天文学发展的贡献 字?：增大　?p小 -------------------------------------------------------------------------------- 张衡对古代天文学发展的贡献 作者：-　?入：2006-7-19　點?簦?2 张衡的无限宇宙思想 “八极之维，经二亿三万二千三百里，……过此而往者，未知或知也。 ” “宇之表无极，宙之端无穷”。 ——张衡《灵宪》 什么是“宇”？什么是“宙”？战国时期著名政治家商鞅的老师尸佼就下过一个严格的定义：“四方上下曰宇，往古来今曰宙”。 也就...全部

  中?澜叹W >> 文化概說 >> 天文 >> 张衡对古代天文学发展的贡献 字?：增大　?p小 -------------------------------------------------------------------------------- 张衡对古代天文学发展的贡献 作者：-　?入：2006-7-19　點?簦?2 张衡的无限宇宙思想 “八极之维，经二亿三万二千三百里，……过此而往者，未知或知也。
  ” “宇之表无极，宙之端无穷”。 ——张衡《灵宪》 什么是“宇”？什么是“宙”？战国时期著名政治家商鞅的老师尸佼就下过一个严格的定义：“四方上下曰宇，往古来今曰宙”。
  也就是说，宇指空间，宙指时间。关于宇宙是否有边界的问题，我国自唐宋以后一直争论得很激烈。其中有一些人曾经发表过很有科学思想的精辟见解。但是，这些论述大都只是从哲学上的推理，很少涉及到天文学的本身。
  张衡作为一位伟大的天文学家，他曾经从天文学的角度论述了宇宙的无限性。在这个意义上说，要比仅从哲学概念上所作的推想更为深刻，所以也就更有价值。 在张衡看来，天是有边界的。天究竟是什么形质的东西？在《灵宪》中虽然没有明确的说明，但是可以推想得出来的。
  元气形成了天，其精气形成了日月众星。因此，除掉星体和元气之外，天上是没有其他东西的。张衡所认为的天，只是相对位置固定不变的众恒星所构成的天穹。恒星之间并没有什么固定的联系，更不是都固定在一个固体球壳上，众恒星所包围的天球，就是天的边界。
  日月五星等巡行的天体，则在各自的轨道上在天球以内运动。天球的外面是没有天体的，究竟还存在什么东西？这是不知道的，所以说“过此而往者，未知或知也”。这就是说，宇宙和天地并不是一回事，天地是有大小的，宇宙则无边际，天地只是宇宙的一部分，天地之外的部分，仅仅是看不到而已。
  所以，张衡又进一步补充说：“宇之表无极，宙之端无穷”。宇宙不但在空间上是无限的，而且在时间上也是无穷的。这是一个十分卓越的见解，是十分光辉的科学辩证思想。张衡的宇宙无限思想同马克思主义在宇宙问题上的认识是完全一致的。
  张衡认为的实际天球是虚空中分布着众多天体，它们可以自由运动，而在同一时代，西方人却没有这种区分。在西方，古希腊哲学家亚里士多德在公元前四世纪就提出：真实的宇宙结构象是一个透明的大水晶球，星辰都镶嵌在这个水晶球上。
  这种认识为公元２世纪时的托勒密所继承。张衡的无限宇宙思想，比水晶球认识要进步得多。 张衡的天体演化思想 “太素之前，幽清玄静，寂寞冥默，不可为象。厥中惟虚，厥外惟无，如是者永久焉。
  斯为之溟滓，盖乃道之根也。道根既建，自无生有。太素始萌，萌而未兆，并气同色，浑沌不分。故《道德》之言云：‘有物混成，先天地生’。其气体固未可得而形，其迟速固未可得而纪也。如是者又永久焉。斯谓庞鸿，盖乃道之干也。
  道干既育，有物成体。于是元气剖判，刚柔始分，清浊异位，天成于外，地定于内。天体于阳，故圆以动；地体于阴，故平以静。动以行施，静以化合，堙郁构精，时育庶类，斯为太元，盖乃道之实也”。  ——张衡《灵宪》 天地万物是怎样起源的，又是怎样发展的，这个问题是宇宙观的核心。
  “在人类的认识史中，从来就有关于宇宙发展法则的两种见解，一种是形而上学的见解，一种是辩证法的见解，形成了互相对立的两种宇宙观”。（《毛泽东选集》第一卷《矛盾论》）唯物辩证的宇宙观是对宇宙发展法则的正确和科学的见解，唯心主义形而上学的宇宙观是对宇宙发展规律歪曲和颠倒的反映。
   早在春秋战国时期，就有人试图从物质变化本身来阐述天地的起源问题，但由于受到历史条件的限制，古代人关于天体演化思想只能是很朴素、很幼稚的。他们主要借助于猜测和想象，常常带有浓厚的神话色彩，但是有时也有一些很精辟的见解，在中国古代天体演化思想中依稀可以找到某些现代天体演化理论的影子。
  中国古代的天体演化思想又可称为开天辟地说，它是一种解释天地是如何产生的学说。 汉代唯心主义思想家董仲舒提出了“天不变，道亦不变”的形而上学宇宙观，把不断发展变化的宇宙看成是僵死的、不变的。
  把天看成是至高无上的神，把阴阳五行以及由此而产生的春夏秋冬的自然交替和万物的生长盛衰都说成是“天之志也”。从而以神灵的意旨取代宇宙发展的客观规律，把科学变成宗教神学恭顺的奴婢。与董仲舒形而上学的“天人感应”神学宇宙观相反，汉代的唯物主义思想家把天看成是自然的天，物质的天。
  他们根本否认天是什么“百神之大君”、“人之曾祖父”，而是拨开宗教神学的迷雾，从宇宙自身的发展变化来观察了解宇宙。他们充分利用先秦以来汉代天文学的成就，提出具有朴素唯物主义的宇宙结构观念和天体演化学说。
  张衡的天体演化思想正是古代朴素唯物主义的一个杰出代表，他深入地探讨了宇宙的本源问题，用他自己的话来说，就叫做“寻绪本元”，“思在化之所原”。 张衡所著的《元图》和《灵宪》是两部集中反映他的哲学宇宙观的重要著作。
  张衡在这两部著作中，继承了春秋战国至汉代的唯物主义传统，提出了“太治”、“太”、“太素”、“元气”等哲学范畴，以论述宇宙万物的起源。他说：“元者，无形之类，自然之根，作于太始，莫之与先”。所谓“自然之根”，就是指天地万物的根源。
  这里，张衡明确地指出：天地万物最早的起源，既不是什么上帝、神灵的旨意，也不是什么绝对的理论，而是“无形之类”的“元”，也就是太始。 在张衡看来，天地的生成可分为三个阶段。第一阶段称作“溟滓”，这就是早就存在的几何空间。
  “厥中惟虚，厥外惟无”，整个空间一片沉寂，什么物质性的东西都没有。但是，存在着宇宙万物变化发展的规律。有了这个基础，就能从无产生出有来。首先产生的是各种不同的物质性元气，互相混合在一起，不断地运转，浑沌不分。
  这就是第二阶段，称作“庞鸿”。又经过很长的时间，这团元气清浊逐渐分开，天在外面形成了，地在里面定下了。天地构合精气，生育出万物来。这个阶段称作“太元”。于是，在天上形成了各种天体，地上产生了万物。
  张衡认为天地万物是从原始的浑沌未分的元气发展而来的。元气是物质性的，其中包含不同质的阴气和阳气，自然现象的千差万别及相互影响，体现了阴阳二气具有的不同物质性能及其相互作用。这是一种原始唯物主义的宇宙发生论和万物生成说。
  张衡的这种从无到有从小到大的宇宙生成理论，不但符合物质世界的发展规律，而且也符合物质不灭的先进定律，比起１８世纪驰名世界的德国康德所创造的星云学说早了１６００多年。 张衡与行星运动理论 张衡关于行星运动规律的认识是十分卓越的。
  《灵宪》里说：“凡文耀丽乎天，其动者七，日月五星是也。周旋右回，天道者贵顺也。近天则迟，远天则速。行则屈，屈则留回，留回则逆，逆则迟，迫于天也。”从这一段话里可以清楚地看出，张衡认为，各行星视运动的快慢所以不同，是有规律可找的，这个规律是视运动的快慢决定于该天体离开地球的远近。
  反过来说，也即离开天的远近。“近天则迟，远天则速”。当时，日月五星的恒星周期已经掌握得相当精密了。因此，张衡已能很清楚地知道七曜至地球的距离是各不相同的。按顺序排列应为月、水、金、日、火、木、土。
  月亮为２７天多运行一周，水星近９０天，太阳需要一年，而运动最慢的土星则需要３０年。因此，张衡在他《浑天仪图注》里曾经写着：“周天三百六十五度又四分度之一，又中分之，则一百八十二度八分之五覆地上，一百八十二度八分之五绕地下，故二十八宿半见半隐，其两端谓之南北极，北极乃天之中也”。
  这里张衡所说的“周天三百六十五度又四分度之一”和现今天文学所测量的地球绕太阳一周所需时间为３６５．２４２２１６天，即３６５天５小时４８分４６秒，两个数字是接近的。 近代天文学证明，实际上并不是整个星空由东向西转，而是地球由西向东转。
  但古人由于不知地球自身的旋转，反而产生了天球旋转的观念。天球旋转是一种表象，所以张衡有半个周天绕地下，半个周天覆地上，以及２８宿半见半隐等说法。根据“近天则迟，远天则速”这一认识，张衡还特地根据距离地球的远近，将七曜分为两类，运动得快的称为“附于月”，属于阴性，离地近，我们可称之为月类行星；运动得慢的称为“附于日”，属于阳性，离地远，我们可称之为日类行星。
  所以《灵宪》说：“行迟者觌于东，觌于东者属阳；行速者觌于西，觌于西者属阴。日与月共配合也。摄提、荧惑、地候晨见，附于日也；太白、辰星昏见，附于月也。二阴三阳，参天两地，故男女取则焉”。我国古代又将水、金、火、木、土称为辰星、太白、荧惑、摄提、填星。
  战国秦汉时也有称土星为地候的，例如石氏和《史记》都是如此，张衡也这样称呼。参者三也，“二阴三阳，参天两地”意思是二颗属阴的行星靠近地，三颗属阳的行星靠近天。 张衡在《灵宪》中说，日月和五星在众恒星间移动，通常都是顺行的，它们按照“近天则迟，远天则速”的规律运动，按正常情况运行了一段时间之后，速度就慢下来，以至于停留不动，最后变成逆行，然后再回到顺行的正常情况。
  关于行星的顺行、停留和逆行问题，完全是因为行星和地球都绕日公转使得行星在恒星间的视运动有时顺行，有时停留，有时逆行。如果日月五星都绕地球转动，则就没有停留和逆行的现象产生。古人以为众星都绕地球运行，所以行星的停留和逆行现象就无法得到科学的解释。
  托勒密的运动系统用本轮均轮来解释，也只是一种虚构而已。张衡则从行星离地的距离变化来尝试着解释这一现象。他认为“周旋右回，天道者贵顺也。近天则迟，远天则速”，这是讲在一般情况下行星是顺行，近天时则速度慢，远天时则速度快。
  但是顺行一段时间之后要发生变化：“行则屈，屈则留回，留回则逆。”即要运动变慢，然后停留不动，以至往回走，变成逆行。“逆则迟，迫于天也”。即逆行就要慢，而这是由于接近天的缘故。张衡所说的“近天则迟，远天则速”，包括了两层意思：对同一颗行星来说，离地球近时就运行得快，离地球远时就运行得慢；对不同行星来说，离地球近的运行得快，离地球远的运行得慢。
  张衡又认为，各行星的运动，通常都是按照一定的轨道，一定的速度进行的，所以它们各自的运动方位，都能预先推算出来。虽然有时会有一些快慢的变化，但总是超不过一个星次（３０°）。所以《灵宪》说：“方星巡镇，必因常度。
  荀或盈缩，不逾于次。”由于各行星本身的运动速度也是不等的，按匀速视运动来推算，自然就会发生误差。 从以上论述可以看出张衡对天体及其运动主要有如下几点认识：①地为宇宙的中心，天体绕着地作周日旋转。
  ②地的最外层包着天球，不动的恒星就附着在天球上。③日月五星在地与天球之间运动。④七曜的视运动速度决定于离开地的距离，近则速，远则慢。⑤七曜可以分为运动速度快的和慢的两类，运动速度快的以月亮代表，包括水星和金星，属于阴性；运动速度慢的，以太阳为代表，包括火星、木星和土星，属阳性。
  ⑥七曜离开地的距离是常有变化的，所以反映在它们的运动速度上就有快有慢，顺留逆的变化，是行星运动距离地远近变化的反映。 由此可见，张衡上述的科学思想是非常先进的。在那么早的古代，就有了如此进步的认识，这在世界天文学发展史上，也是极为卓越的创见。
  张衡是地心说，而且把月亮和太阳都当作行星来看待，这些我们不能苛求。但他比开普勒早１５００年就已经认识到行星运动的速度决定于它们同地球的距离，这不能说不是一个重要的发现。 浑天仪和瑞轮冥荚 张衡不但是浑天论的完成者，而且还根据此种理论和实际天象观测知识，于公元１１７年在洛阳研制成功了观察天象的新型仪器——浑天仪。
  这是世界上第一台用水力推动的大型天文仪器。 张衡观测天象的地方叫灵台，座落在洛阳平昌门南，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。
  张衡利用这一有利条件经过了无数次的观察、研究、测验，于公元１１６年（东汉安帝元初３年）首先制作出一个浑天仪的模型叫小浑。 从《浑天仪图注》记载可以看出小浑是一个较浑天仪小些的木质圆球，在圆球上先画出一大圆为赤道，再画一个与之成２４度交角的大圆为黄道，在黄赤道上均分成３６５又1/4刻度，两者的起始都在冬至点。
  在赤道北极及其相冲处（即南极），各用针一孔，作为圆球旋转轴的两端。取一长条竹篾，在其两头的中央各穿一孔，令这两孔之间的距离与圆球半个大圆弧的长度相等，将竹篾的两孔与南北两极相重合，竹篾则纵贯圆球，这时竹篾两孔间的连线必与圆球相切合，这是因为从北极到南极针孔中心间也正好等于１８２又5/8度，即半个大圆弧。
  沿中分线把竹篾削去一半，必须使中分线正好是竹篾两端孔中心的连线。从冬至点起，令竹篾的中分线沿赤道每隔一度移动一次，每一次均读出它与黄道相交的度值，就可以得知赤道每增一度时，黄道度或少或多于一度的数值。
  这多少之数即为黄赤道进退数。赤道度增率大于黄道度增率时，为多，为进数；；相反，为少，为退数。这是我国古代量度黄赤道进退数具体方法的最早、最详尽的记载。 小的浑天仪模型制成后，作为试验，试验准确了，然后再用铜来铸成正式仪器。
  在张衡谨慎、细心操作下，耗费了许多心血，经过了一年多的努力，这个仪器终于制造成功了。因为这个仪器是根据浑天理论来制造的，所以张衡就把那个用竹蔑编成的模型叫做“小浑”，铜铸的就定名叫做“浑天仪”。
  张衡的浑天仪在好些地方和近代的假天仪相似，不过近代的假天仪当然比它精密得多。 张衡制造的浑天仪是依据浑天原理而制成。其形状是个球形的东西，相当于现在的天球仪。浑天仪分做内外几层，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它恒星，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３６５1/4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。 为了使浑天仪能够按照时刻自己转动，张衡又设计了一组滴漏壶。滴漏壶是古代测知时刻的仪器，它用一个特制盛水的器皿，下面开个小孔，水一滴一滴流到刻有时刻记号的壶里，人们只要看到壶里水的深浅，就可以知道是什么时刻。
  当时没有发明钟表，我们的祖先就用它来测定时刻。张衡运用这个原理，设计了一组滴漏，巧妙地应用两个壶和浑天仪配合起来，利用壶中滴出来的水的力量来推动齿轮，齿轮再带动浑天仪运转，通过恰当地选择齿轮个数，巧妙地使浑天仪一昼夜转动一周，把天象变化形象地演示出来，人们就可以从浑天仪上面观察到日月星辰运行的现象。
   张衡制成青铜浑天仪后，把它安装在一间密室里，用流水的力量使它转动。然后，让一个管理人关闭在室内，高声向站在观象台上的观察者报告说：浑仪上哪一颗星正在升起，哪一颗星正在达到天顶，哪一颗正在落下去。
  一切都准确地同天象相符。 在浑天仪和滴漏壶之外，张衡还创造了一种机械日历，叫做“瑞轮冥荚”。《晋书·天文志》记载：“至顺帝时张衡又制浑象……，以漏水转之于殿上室内。星中出没，与天相应。
  因其关戾，又转瑞轮冥荚于阶下，隋月虚盈，依历开落。”冥荚是传说中的一种树，每天生一个荚，生到第１５个以后，又每天掉一个荚，掉完以后再重新生长。受此启发，张衡创造了瑞轮冥荚，其内装有机关，在一个立轴上装上十五个具有凸轮作用的拨板，使它们依次分别作用十五个冥荚，各按着应有的时刻升起和降落。
  然后把瑞轮冥荚放在浑天仪殿房外面阶台旁边。接联到滴漏壶上去，也是利用漏水转动和浑天仪联动。它从每月初一起，每天转出一片木叶，到１５日共转出１５片，然后每天再转入一片，依次减少，到月落为止。因为阴历是和月亮的运行配合的，所以这种仪器不仅可以表示出日期，它还可以表示出月亮圆缺的增减情形，也就是按照阴历中的朔日、上弦、望日、下弦、晦日等顺序，一次又一次地循环旋转开合着，使人们从瑞轮冥荚上可获得类似活动日历的效用。
   总之，张衡的《灵宪》和浑天仪都是我国古代天文学方面极其重要的科学成就。它一方面总结了古代天文学的珍贵成果和丰富经验，另一方面刻意创新表示了运用科学仪器的卓越典范。尤其是浑天仪，这种精密的科学仪器提供了极其优秀的观察天象的方法，对以后天文学的研究产生了很大的启发和借鉴作用。
   张衡与月蚀现象 在远古时代，人们缺少科学知识，一看见月蚀，就心惊胆颤。随着人们对天体等自然现象的观察了解，对月蚀现象也有了初步的认识。《易·丰卦》中说：“月盈则食”，说明早在周代就认识到月蚀在望了。
  成书于西汉时的《史记》就在“天官书”里第一次提出了一个月蚀发生的周期：“凡百一十三月而复始。故月蚀，常也。”所以，月蚀并不是什么神秘莫测的现象，是有规律可找的。三统历也给出了１３５个朔望月有２３交的交蚀周期。
  从此，我国天文界开始了预报月蚀的历史。东汉王充在《论衡》中给定了４１月的日蚀周期和５至６月的月蚀周期，并且断言说：“蚀有常数，不在政治”。这就有力地批判了封建统治阶级所散布的封建迷信思想。但是，从理论上详细地对月蚀产生的原因作出科学解释的则开始于张衡。
   张衡在他写的《灵宪》里曾经指出：“夫月端其形而洁其质，向日禀光。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”。这里所说的“月光生于日之所照”，说明张衡已经知道月亮不会发光，人们看到月亮发光是由于太阳光照在它上面的缘故。
  月亮不停地绕着地球转，当它转到地球和太阳中间的时候，它被太阳光照亮的这一半，正好背着地球，向着地球的是黑暗的那一半。这一天，我们在地球上完全看不见月亮，叫做朔日，就是阴历每月的初一日。到了阴历十五或十六，月亮转到地球的另外一面，这时地球在太阳和月亮的中间，月亮被太阳照亮的那一半，正对着地球，我们在地球上便看到圆圆的满月，也就是张衡所说“当日则光盈”的现象了。
  张衡在《灵宪》里更明确写着：“众星被耀，因水转光，光常不合者，蔽于地也，是谓暗虚。在星则星微，遇月则月蚀”。这就是说，太阳照着地球，地球的另一面就有一个黑影子，望日晚上月亮进入地球黑影子时便产生月蚀。
  这里提出月蚀是由于太阳射向月亮的光为地球所遮蔽的说法，张衡把黑影子叫做“暗虚”，虽然“暗虚”这个概念不是张衡的独创，而是由西汉的京房首先提出来的，但把“暗虚”这个概念用到解释地球的阴影部分，则是张衡首先想到的。
  张衡对月蚀成因的解释，是完全符合科学实际的。这在盖天说是不能想象的，只有浑天家才能提出。张衡是重要的浑天家，所以他能用浑天的理论创造性地第一次成功地解释了月蚀发生的科学道理。后世更完备的月蚀成因理论，正是在张衡奠定的科学基础上发展起来的。
   张衡与天体观测 “众星列布，其以神著，有五列焉，是有三十五名。一居中央，谓之北斗，动变定占，实司王命；四布于方各七，为二十八宿。……中外之官，常明者百有二十四，可名者三百二十，为星二千五百，而海人之占未存焉。
  微星之数，盖万一千五百二十”。 ——张衡《灵宪》 张衡指出：经过人们的实际观测和应用，将它们当作神灵一样看待的星星分为五列，这就是北斗和四象（东方苍龙，南方朱雀，西方白虎，北方玄武，四布于方各七，为二十八宿）。
  张衡所说的“是有三十五名”指的是什么呢？据《灵宪》说：“列居错峙，各有卣属。紫宫为皇极之居，太微为五帝之庭，明堂之房，大角有席，天市有坐，苍龙连蜷于左，白虎猛踞于右，朱雀奋翼于前，灵龟圈首于后，黄神轩辕于中”。
  这些合起来为三十四名，因此三十五名者大约就是指此而言。张衡认为天上常明星官（类似现代的星座）有124颗，能叫出名子的星官有３２０颗，在中原地区可以看见的星共有２５００颗，在海外能看见的没有计算在内。
  现代天文学家按星光强弱把星星划分成若干等级，最亮的是一等星，其次是二等星、三等星、四等星、五等星，肉眼能看到的星在六至七等星之间。现代天文学认为三等星有１３０颗，和张衡说的常明者“百有二十四”基本相符；四等星有４５８颗，和张衡说的“可名者三百二十”差距稍大。
  我们肉眼所能见到的六等星约６０００颗，而在同一时间，同一地点人们所能看到的六等以上的亮星在２５００至３０００颗之间，同张衡观测的结果大体相同。张衡还说，“微星”（不太亮的星）有１１５２０颗，以往人们不太相信目力能观测到这么大的数字，但据英国李约瑟先生估计，人目观测的最暗的星在６至７等之间，因而观测到的最大的星数确能达到１４０００余颗，所以此数确有可能是张衡多年辛勤统计的结果。
   张衡在方位天文方面的观测研究成果在世界天文学史上都占有极为重要的地位。
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