张衡是一位具有多方面才能的科学家.他的成就涉及到天文学、地震学、机械技术、数学乃至文学艺术等许多领域.
1．天文学
张衡在天文学方面有两项最重要的工作——著《灵宪》,作浑天仪.此外,在历法方面也有所研究.
《灵宪》是张衡有关天文学的一篇代表作,全面体现了张衡在天文学上的成就和发展.原文被《后汉书·天文志》刘昭注所征引而传世.
《灵宪》作为一篇杰出的古代天文学著作,当然仍会有许多不足的地方.除了前面已经提到的各点外,比如文中还把嫦娥奔月的神话当作事实记载在内,甚至说嫦娥入月后化成了蟾蜍.至于文中流露的种种星占术思想,那是当时整个时代的风气,倒也不必去苛求张衡.总之,尽管《灵宪》有一些缺点,但是它在天文学史上的意义并不因此而逊色.梁代刘昭赞颂张衡是“天文之妙,冠绝一代”,其评价的主要根据之一就是《灵宪》这篇杰出的著作.
制做浑天仪
张衡所做的浑天仪是一种演示天球星象运动用的表演仪器.它的外部轮廓有球的形象,合于张衡所主张的浑天说,故名之为浑天仪.这架浑天仪在《晋书"天文志》中有三处记载.
关于历法工作
张衡曾参加过一次东汉王朝的历法大讨论,这件事发生在汉安帝延光二年(公元123年).据《汉书"律历志》记载,张衡当时任尚书郎之职.这次大讨论的起因是,有人从图谶和灾异等迷信观念出发,非难当时行用的较科学的东汉《四分历》,提出应改用合于图谶的《甲寅元历》.又有人从汉武帝“攘夷扩境,享国久长”出发,认为应该倒退回去采用《太初历》.张衡和另一位尚书郎周兴对上述两种意见提出了批驳和诘难,使这二宗错误意见的提出者或者无言以对,或者所答失误,从而为阻止历法倒退做出了贡献.
2．地震学
张衡的另一个有杰出贡献的科学领域是地震学.他的代表作就是震烁古今的候风地动仪的发明.
3．机械技术
从上面所介绍的浑天仪和候风地动仪的构造即可得知,张衡掌握了很高明的机械技术.他的朋友崔瑗在为他写的墓碑中赞道：“数术穷天地,制作侔造化.”前一句是道他数学天文学知识之渊博,后一句则是赞他制造的各种器物之神奇.其实,神奇是由于他巧妙地运用各种机械技术的结果.
传说他当时还制做过两件神奇的器物.一件是有三个轮子的机械,可以自转；一件是一只木雕,能在天上飞翔.
4．数学
《后汉书"张衡传》中提到,张衡写过一部书叫《算罔论》.此书至迟到唐代已经失传,以至唐代的章怀太子李贤怀疑张衡没写过这部书,而是因为《灵宪》是网络天地而算之,故称《灵宪算罔论》.从《九章算术"少广》章第二十四题的刘徽注文中得知有所谓“张衡算”,因此,张衡写过一部数学著作是应该肯定的.从刘徽的这篇注文中可以知道,张衡给立方体定名为质,给球体定名为浑.他研究过球的外切立方体积和内接立方体积,研究过球的体积,其中还定圆周率值为10的开方,这个值比较粗略,但却是我国第一个理论求得π的值.另外,如果按照钱宝琮先生对《灵宪》的校勘：“(日月)其径当天周七百三十分之一,地广二百三十二分之一”,则当时π值等于730/232=3.1466,较10的开方有精密了.
5．其他方面的成就
张衡曾被唐代人看作是东汉时代的大画家.张彦远的《历代名画记》卷三记有：“张衡作《地形图》,至唐犹存.”这幅《地形图》中是否还有地理科学上的意义,现已无可考了.当时还流传有他用脚画一只神兽的故事.故事虽然神化了,但也反映出张衡有很高的画技.
他当过太史令,因而对史学也有许多研究.他曾对《史记》、《汉书》提出过批评,并上书朝廷,请求修订.他又对东汉皇朝的历史档案作过研究,曾上表请求专门从事档案整理工作,补缀汉皇朝的史书.这些上书均无下文.
他还研究文字训诂的学问,著有《周官训诂》一书.当时崔瑗评价说：广大学者都对它提不出异议来.
他又是个大文学家,他的《二京赋》曾花了10年的创作功夫,可见其创作态度的严肃.这篇赋不但文辞优美,脍炙人口,而且其中讽刺批评了当时统治集团的奢侈生活,其思想性也是比较高的.他在河间相任期时创作的《四愁诗》受到文学史家郑振铎先生的高度评价,称之为“不易得见的杰作”.他的《思玄赋》中有大段文字描述自己升上了天空,遨游于众星之间,可说是一篇优雅的科学幻想诗.除了上述诸文外,遗留至今的还有《温泉赋》、《归田赋》等20多篇,都是辞、义俱佳的力作.
