第三章求索攻堅的故事2
張衡發明地動儀
張衡（78—139）字平子，南陽西鄂（今河南南陽縣北）人。是東漢著名的文學家和科學家。
張衡少年時學習刻苦，喜好寫文章。他時感光陰流逝之快，夜以繼日地讀書，希望自己能成為對社會有所貢獻的人。他曾到長安、洛陽拜師求學，增長見識，後來又到太學深造。由於不斷的學習，獲得了淵博的知識。他通曉五經，尤精於天文、曆算。他對自然界的奧秘有著濃厚的興趣，而無意於通往富貴的仕途。朝廷屢次征召任職，他都沒有接受。漢安帝時，特地下詔召他到朝廷任職，他想借此多閱覽一些先代有關天文、曆算等方麵的典籍，便於日後的研究，便接受了漢安帝的召見，被任命為郎中，後來，兩度任太史令，掌管天象觀測。這期間，他對天文、曆算的研究和探索更加深入了。在總結前人經驗和自己研究試驗的基礎上，搞了大量的重要發明，撰寫了很多飽含科學思維和創造智慧的著作。
漢代論天有蓋天、渾天和宣夜三家，張衡是渾天說的代表人物。他在所著的《渾天儀圖注》中指出“渾天如雞子，天體圓如彈丸，地如雞子中黃。天地各乘氣而立，載水而浮”。他還指出天體每日繞地轉一周，總是半見於地平之上，半隱於地幹之下，等等。這裏張衡明確指出大地是個圓球，形象地說明了天與地的關係。張衡在他的另一部著作《靈憲》中指出，渾圓的天體並不是宇宙的邊界，“宇之表無極，宙之端無窮”，從而表達了宇宙無限的概念。張衡的渾天說雖然是一種以地球為中心的宇宙理論，但在當時的曆史條件下，在濃重的天圓地方學說的氛圍下，它能夠比較近似科學地說明天體的運行，對後世產生了很大的影響。
張衡不僅倡導渾天說，而且還在西漢天文學家落下閎、耿壽昌等人創造渾天儀的基礎上，設計製造了一種用於演繹渾天思想的新的儀器——水運渾象儀，這對渾天說能得到社會的廣泛承認，起了重要作用。張衡所製的渾天儀是以一個直徑為5尺的空心銅球表示天球，上畫28宿，中外星宮及互成24度交角的黃、赤道等。緊附在球外的有地平圈和子午圈，天球半露於地平圈之上，半隱於地平圈之下，天軸則支架在子午圈上，天球可以繞天軸轉動。水運渾象儀形象地表達了渾天思想，並解釋了若幹天文現象。張衡還利用當時已得到發展的機械方麵的技術，巧妙地把計量時間用的漏壺與渾象聯係起來，即以漏水為原動力，並利用漏壺的等時性，通過齒輪係的轉動，使渾象每日均勻地繞軸旋轉一周，這樣渾象也就自動地、近似正確地把天象演示出來。張衡的這項創造是唐宋時代得到進一步改進的水運渾象儀的先聲，在天文儀器史上占有重要地位。
張衡擔任太史令（掌管天文觀測的官員）先後達14年之久，所以他在天文學方麵的貢獻最為突出。在《靈憲》中，他係統地總結了前人關於宇宙生成及演化的思想。除了沿用道家的有生於無的客觀唯心主義觀點外，張衡還采用了當時得到發展的元氣說，比較完整係統地描述了天地萬物生成、變化、發展的過程，對後世產生了深遠的影響。張衡還提出了五星視運動的重要理論。他用“近天則遲，遠天則速”的理論，解釋五星運行或快或慢的現象。這表明張衡或許已經認識到五大行星和地球的距離有遠有近，而且就同一行星而言，其運動的軌道也時而接近地球，時而遠離地球。這又是五星運動快慢與地球距離的定性關係的早期描述。張衡對月食的成因也有初步的認識，他認為月食是由於地球的影子——“暗虛”遮掩了月亮而引起的。此外，他還測得日、月的視直徑為36525730度（約等於05度），同今測值相近。這些論見說明張衡在天文學方麵的造詣很深。
在張衡生活的那個時代，較大的地震屢屢，地震成了他十分關切的研究課題，基於對地震及其方向性的認識，特別是從當時建築中有一種所謂都柱（即宮室中間設柱）的啟示，張衡於公元132年首創了世界上第一架地震儀，即“地動儀”。“地動儀以精銅製成，圓徑八尺，合蓋隆起，形似酒尊”，裏麵有精巧的結構，主要是中間的“都柱”和它周圍的“八道”。尊外麵相應地設置了八條口含小銅珠的龍，每個龍頭下麵都有一隻蟾蜍張口向上。一旦發生較強的地震，“都柱”就因震蕩失去平衡而觸動“八道”中的一道，使相應的龍口張開，小鋼珠就落入蟾蜍口中，觀者便可知道地震發生的時間和方位。公元138年的一天，地震儀西麵的一個龍嘴吐出了銅珠，張衡便斷定發生了地震。當時有很多人持懷疑態度，有的甚至認為張衡故弄玄虛，嘩眾取寵。結果，不久甘肅來人報告說那裏地震了。
張衡是個多才多藝的人，他的貢獻是多方麵的。他研究過地理學，曾繪製了一幅地形圖，流傳了好幾百年；在數學方麵，他對圓周率作過研究，取用過π=10=3162值；他也是當時有名的文學家，有不少文學著作，其中以《二京賦》、《東都賦》最為有名，在東漢的文學史上有一定的地位；他還是個畫家，曾被列入東漢六大名畫家之一。
張衡是那個時代產生的著名科學家，他能夠做出如此豐富而偉大的貢獻，有其內在的因素。他博學多識，而且虛懷若穀，“雖才高於世而無驕尚之情”。他不以俸祿少為恥辱，而恥於知識不博，他抱定“約己博藝，無堅不鑽”的決心，腳踏實地地進行工作，不為外界的冷嘲熱諷所動搖，不為眾目仰視而昏蔽，一直在執著地走自己的路。他說過“如果走邪路，即使是捷徑，我也不忍心投足”，表明了他實事求是的科學態度。他曾建議“把天下的讖緯之書收集起來，一下子就禁絕”，反映了他反對讖緯神學的勇敢戰鬥精神。所有這些，都是張衡之所以能攀登上那個時代科學高峰的內在因素。而這些內在因素中尤其重要的是他那剛毅的性格和堅韌不拔的求索精神。
蔡倫革新造紙術
蔡倫（？—121）字敬仲，桂陽（今湖南郴州市）人，東漢宦官、造紙術的革新者，他把造紙術推進了一個新的曆史時期。
蔡倫小時候就到宮廷裏當太監。後來得到漢和帝的信任，被提拔為中常侍，管理宮內雜務，也參與一些機要大事的謀劃。後來任尚方令，管理宮內的手工作坊，監督工匠為皇帝製造刀、劍和其他器械以及工藝美術品。由於經常和工匠們接觸，漸漸地對手工製造產生了濃厚的興趣。熟悉了工匠們所掌握的精湛製造技藝。他時常親自動手製造器具，常常為自己能親手製出比較精美的工藝品而得意。
在蔡倫以前，造紙術的發明和應用就經曆了一段很長的過程。在西漢初期就出現了“灞橋紙”。它是用大麻和少量的苧麻纖維為原料而製成的，其製作技術比較原始，質地粗糙，還不便書寫。但新的道路已經開辟，迫切的社會要求又催促著技術的改進，可以用於書寫的紙張的產生也為期不遠了。西漢宣帝時期又出現了“扶風麻紙”。稍後，又出現了“金關紙”，這種紙，色澤白淨，薄而勻，一麵幹整，一麵稍起毛，質地細密堅韌，含微量細麻線頭，可用於書寫。東漢初期，又出現了“額濟納紙”，比金關紙稍好一些。由於造紙術改進比較緩慢，而且生產的數量極少，又很珍貴，所以在很長的曆史時期裏，還是以竹簡和絹帛為主要書寫工具的。
蔡倫平時願意動腦筋，能夠細致地觀察和發現問題。在宮中，他看見大家用通行的竹木簡刻字記事，既不方便，攜帶也很笨重，而用絹帛為書寫材料又太貴重，於是，他開始思索如何能製造出一種取材廣泛、經濟實用的紙張這一問題。
有一天，他看見有人用絲絮寫字，很受啟發。他想絲絮既然能造紙，其他的植物纖維不也一樣可以用於造紙嗎？如果真的能造紙，那用纖維紙書寫的方法就可以被廣泛地應用了。
想好了就做！於是蔡倫帶領工匠們用樹皮、麻頭、破布、破漁網作原料，把它們切斷、剪碎或搗碎，放在水裏浸漬一段時間，再把它們搗成漿糊狀，然後把這些糊狀物放在席子或木板上攤成薄片，放在太陽底下曬幹，這就是造紙的原始方法。曬幹後一張一張掀下來就是紙了。這種纖維紙，體輕質薄而適於書寫，初試書寫，就受到了人們的歡迎。
公元105年，蔡倫把這個重大發現報告給漢和帝，受到漢和帝的稱讚，被封為龍亭侯。因此，人們也就把他發明的植物纖維紙稱為“蔡侯紙”了。
蔡倫成功地革新造紙術，是與他深入實際、善於觀察、勤於求索、勇於實踐的品格分不開的。植物纖維紙的發明和應用，是人類造紙術發展史上的一件大事，它標誌著紙張開始取代竹帛的關鍵性轉折。從此以後，紙張逐漸地從狹小的宮廷推廣到廣袤的社會。
當中國已普遍推廣蔡倫的造紙方法時，歐洲人還在使用價格昂貴的“羊皮紙”。1400年後，歐洲人才會造紙，而且是跟阿拉伯人擄去的中國造紙工匠學會的。
張仲景攻克瘟疫
張仲景（約150—219）是東漢末年著名的大醫學家。他對當時的流行病症及其治療方法進行了深入細致的研究，建立起一整套流行病的治療原則，成為後世醫家的準繩。後世為了感戴他的恩德，為了紀念他救民於疾淵病海、造福萬代的不朽業績，將他奉為“醫聖”，奉其著作為“醫經”。
張仲景又叫張機，出生於南陽郡（治今河南南陽市）。他從小就勤奮好學、善於思索，不論什麼事，都要刨根問底，求個來龍去脈。他讀了很多的書，對那些殫精竭慮、勇於鑽研為民眾排憂解難的官吏和其他人士格外仰慕。他從史書上看到扁鵲為老百姓治病的故事，特別感動，下決心要像扁鵲那樣，把救死扶傷、解除世人的病痛之苦當作自己的使命。從此，他刻苦鑽研病理，在年輕時就掌握了豐富的醫學知識。
那時正是東漢王朝的季世，農民起義此伏彼起，一浪高過一浪。大地主、大軍閥也為了爭權奪利，依據武力，各霸一方。烽火連年，田地荒蕪，死屍枕藉，餓殍遍野，天災交下，瘟疫流行。無情的瘟疫每年都要奪去無數人的生命。張仲景目睹著因病而死去的人以及死者家屬痛不欲生的情狀，耳聞著病人悲涼的呻吟，心裏十分痛苦。他辭去官職，專心研究醫學，給百姓看病，橫下一條心，非要製服瘟疫不可。
麵對著像傷寒這樣傳染性極強的流行病，當時很多的醫家都歎為困惑、束手無策。因此，張仲景清醒的認識到，要想製服這種流行病，是必須下一番苦工夫的。於是，他廢寢忘食，翻遍了古代的醫書，凡是前人醫病的寶貴方法，他都搜集起來，然後進行分析、歸納，真正做到了“勤求古訓”。有不明白的地方，他就向自己的老師——同鄉人張伯祖求教，以便完整準確地領會以往醫家對病理的看法以及治療方法。張仲景在潛心鑽研《內經》、《難經》、《胎臚藥錄》等古醫典藥著的同時，把收獲的心得應用於治病救人的實踐中去。在實踐中，他發現單單依靠前代醫家的某些見解和結論，並不能完全奏效。有人說：“天下萬事萬物，殊途而同歸，一致而百慮。”他認為對流行瘟疫的治療也是如此，醫家治病救人的關鍵，就是遵循病理和藥理，對前人的結論不可拘泥，重在實踐。於是，他對病理進行周密的觀察和揣摩，經常到曠野鄉村，不棄村婦野老之見，廣泛搜集有效的藥方，力爭做到“博采眾方”。早出，穿霧踏露，不待雄雞的啼明，晚歸，披星戴月，伴著荒野的淒風和野狼的號叫，不管路途多麼艱險，身體多麼困乏，隻要能有所收獲，那就是他最大的慰藉。枯榮交替、寒來暑往，張仲景這樣不畏艱辛、虛心好學，再加上勤於思考，逐漸掌握了“六經分證”和“辯證論治”的治療原則，運用這些原則，治好了無數被瘟疫困擾的病人。當他看到這些病人又重新走向生活，額頭上斑斑的皺紋都綻開了。