4．“科聖”張衡

張衡的天文學著作《靈憲》，全面展現了他在天文學上的成就和發展。

文中就宇宙的起源、宇宙的無限性、天地的結構、日月食的成因、日月及金木水火土五星運行的規律、構建星官體系、流星和隕星的來源等，都提出了自己獨到的解釋。

他認為，宇宙起源於一派無形無色的精氣，乃道之根，由道根產生道幹，氣也有了顏色，開始產生物體，“元氣剖判，剛柔始分，清濁異位，天成於外，地定於內”，天地配合，生成萬物，即為道之實。

與《淮南子·天文訓》所說的氣分清濁之後“清陽者薄靡而為天，重濁者凝滯而為地”的天上地下之“蓋天說”不同，其主張清氣所成的天在外，濁氣所成的地在內，是為“渾天說”。

這種以“氣”為基礎的宇宙形成論與西方古代認為宇宙結構亙古不變的思想傳統截然不同，卻和現代宇宙演化學說的精神息息相通。

關於宇宙的有限和無限，張衡的觀點是：人目所見的天地是大小有限的，但是，超出這個範圍，人們就“未之或知也。未之或知者，宇宙之謂也。宇之表無極，宙之端無窮”。其所主張的宇宙在空間上沒有邊界，在時間上沒有起點，和當代的辯證唯物主義哲學不謀而合。

在天與地的結構上，張衡把天描述成恒星的所在，乃一偏心率極小的橢球，上有北極，樞星正處其上，日月及金木水火土五星均繞其旋轉。而天之下有南極，位於地底下，人不可見——在張衡看來，地是個半球，“自地至天，半於八極；則地之深亦如之”，他進而指出，日、月角直徑為整個天周的“七百三十六分之一”，以現代通用角度單位換算，為29′35.3″，這和近代天文測量所得的日和月的平均角直徑值31′59″和31′5″相比，誤差只有2′左右！

王充在《論衡·說日篇》中曾明確指出：“日食者，月掩之也。日在上，月在下，障於日之形也。”科學地解釋了日食的成因。可對於月食原因，尚無人知曉。張衡在《靈憲》中就專門論述了月食的原因：“月，光生於日之所照；魄生於日之所蔽。當日則光盈，就日則光盡也。眾星被耀，因水轉光。當日之沖，光常不合者，蔽於地也，是謂虛。在星星微，月過則食。”他指出，月亮本不能發光，只能反射太陽光。月亮之有圓缺，都是太陽光照的結果，突出了月相與日、月相對位置的關系，而月食的出現，即大地擋住了太陽光，月亮出現在地球的本影區裏，非常系統而科學地闡述了月食的成因。

而關於日月及金木水火土五星的位置及其分布，張衡認為，它們並非在天球球殼之上，而是在天地之間運行，距地的遠近各有不同，“近天則遲，遠天則速”，離地近的速度快，離地遠的速度就慢。並用天的力量來解釋行星有留、逆、遲、速等運動變化現象，其用力原因來探討天體的運行是人類思想的一大進步，該觀點在西方世界一直到16世紀才被提出來。

張衡觀測記錄了兩千五百顆恒星，構建星官體系，還對隕石的來源予以了較正確的解釋，他說：“及其衰也，神歇精殞，於是有隕星。然則奔星之所墜，至地則石矣。”

綜合上述種種，不難看出，《靈憲》實在堪稱我國最為傑出的古代天文學著作。

因為《靈憲》一文，梁代劉昭贊張衡“天文之妙，冠絕一代”。

為了立體而全方位地向世人展示自己心中的天體構造及其運行規律，張衡還憑借自己的奇思妙想和精湛的手工制作能力，借助機械學和動力學的基本原理，通過水流獲取動力，制作出了一部精妙絕倫的渾天儀。

該渾天儀主體與現代的天球儀相仿，有“內外規，南北極，黃赤道。列二十四節氣，二十八宿，中外星官及日、月、五緯”，上面畫出了由張衡自己所定名的444官2500顆星，黃、赤道上描上二十四節氣，正中刻有一條水平環，表示地平，另有一對夾著南、北極軸而又與水平環相垂直的子午雙環，雙環正中就是觀測地的子午線。天球繞貫穿南北極的轉軸轉動時，球上星體有的露出地平環之上，以示星出，而正過子午線，則是星中，沒入地平環之下者，就是星沒，所謂“璇璣所加，某星始見，某星已中，某星今沒，皆如合符也”。

更絕的是，天球外還附有日月及金木水火土五星，它們除了有和天球一道東升西落的周日轉動之外，還有各自在恒星星空背景上的復雜運動。

基於張衡在兩千年前就對天文學做出過這樣全面而深刻的研究，後人將月球背面的一環形山命名為“張衡環形山”，將小行星1802命名為“張衡小行星”。

張衡還發明和制作出了一件震古爍今的作品——候風地動儀。