理论的萌芽

宇之表无极，宙之端无穷。

——张衡《灵宪》

中国是天文学发展最早的国家之一，世界上有关日食、月食、太阳黑子、彗星、流星雨、新星和超新星等天文现象的记录，都以中国最早和最丰富。

在以采集和渔猎为生的旧石器时代，我们祖先对寒来暑往的变化、月亮的圆缺、动物活动的规律以及植物生长等，已经有了一定的认识。新石器时代，社会经济逐渐进入以农牧生产为主的阶段，人们更加需要掌握季节的变化规律，以便安排农事。我国古代的天文历法知识就是在生产实践的迫切需要中产生出来的。根据考古学和古文献资料确切可知，新石器时代中期，我们祖先已开始观测天象，并用以定方位、定时间和定季节了。

战国时期出现了天文学专著，如齐国人甘德所著《天文星占》，魏国人石申所著《天文》，后人将这两部著作合为一部，称作《甘石星经》，这是世界上现存最早的一部天文学著作。《甘石星经》记录了水、木、金、火、土五大行星的运行情况，以及它们的出没规律。书中还测定了121颗恒星的方位，记录了800颗恒星的名字，这是世界上最早的恒星表，比希腊天文学家伊巴谷测编的欧洲第一个恒星表大约早200年。

甘德还用肉眼发现了木星的卫星，比意大利天文学家伽利略在1609年用天文望远镜发现该星早2000多年。石申则发现日食、月食是天体相互掩盖的现象，这在当时也是难能可贵的。为了纪念石申，月球上有一座环形山就是以他的名字命名的。

到东汉，我国出现了一部世界天文史上的不朽名作，即《灵宪》，它的作者是我国古代伟大的天文学家张衡（78—139）。张衡因发明地震仪而闻名，但是他在天文领域的成就也是让后人景仰的。

《灵宪》是张衡积多年的实践与理论研究写成的一部天文巨著。该书全面阐述了天地的生成、宇宙的演化、天地的结构、日月星辰的本质及其运动等诸多重大课题，将我国古代的天文学水平提升到了一个前所未有的新高度，使我国当时的天文学研究居世界领先水平，并对后世产生了深远的影响。

《灵宪》一文中的天文学成就可以概括为以下几方面：

第一，论述了宇宙的起源和宇宙的结构。《灵宪》认为天地万物是从原始的混沌未分的元气发展来的，后来始分清浊，清气和浊气相互作用，便形成了宇宙。清气所成的天在外，浊气所成的地在内。这种天体演化思想，是从物质运动的本身来说明宇宙的形成是不断发展变化的。这与现代宇宙演化学说在基本原理上是相通的。

第二，月食的成因。“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。”意即月亮本身是不发光的，而是太阳光照射到月亮上，月亮才折射出光，太阳光照不到的地方则出现亏缺，如果月亮进入地影——张衡将地影取名叫“暗虚”，就会发生月食。

第三，宇宙的有限性和无限性。张衡认为人们目之所及的宇宙世界是有限的，但在人们目之所及之外，就“未之或知也。未之或知者，宇宙之谓也。宇之表无极，宙之端无穷。”

第四，测日和月的平均角直径值。张衡实测出日、月的角直径是整个周天的1/736，转换为现行的360度制，即29°21′，这与近代天文测量所得的日和月的平均角直径值31°59′和31°5′相比，绝对误差仅有2°，可以说是相当精确的。

第五，制作新星表。张衡对前人留传下来的好几种星表作了整理、汇总，重制载星三千的新星表。据《灵宪》载，其中“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”。汉末丧乱，张衡所制星表失传。晋初陈卓建立的星表，有星1464颗，仅为其半。直到清康熙年间，用望远镜观察，方过3000之数。

第六，五星的运动。五星即金、木、水、火、土五大行星。张衡将其分为两类：水、金两星，距地近，运动快，附于月，属阴；火、木、土三星，距地远，运动慢，附于日，属阳。张衡虽然还不知道行星，包括地球都是绕太阳而行的，但他已经发现行星运动的速度与运转中心体的距离有关。可惜这种正确的思想没有引起后世的足够重视，而在很大程度上限制了中国天文学的发展。直到17世纪，开普勒在哥白尼太阳系学说的基础上，指出行星运动的三大规律，而其中之一，便是行星速度和公转周期决定于行星与它运转中心体太阳之间的距离。

《灵宪》是我国古代天文学史上最杰出的天文学著作之一，也是我国天文学发展到达一个新高度的里程碑，虽然其中还有一些错误和不足，但在天文学史上的意义并不因此而逊色。

张衡的天文成就并非只局限于理论著作上，在两度出任中央政府专管天文的太史令，任职长达14年之久的时间内，他进行了许多重大的科学研究工作，观测记录了2500颗恒星，并创制了世界上第一台能比较准确地表演天象的、用水力推动的大型天文科学仪器——漏水转浑天仪。

除了天文学方面的造诣，张衡的成就还涉及地震学、机械技术、数学乃至文学艺术等诸多领域。在今天的河南省南阳县的北面，仍保存着张衡墓和平子读书台，墓碑上有郭沫若先生的题词：“如此全面发展之人物，在世界史上亦所罕见。万祀千龄，令人景仰。”

为了纪念张衡的功绩，1977年，国际小行星命名委员会将太阳系中永久编号为1802号的小行星命名为“张衡星”。同时，为纪念张衡的诞生地河南南阳，由中国科学院国家天文台施密特小行星项目组于1995年11月4日发现的永久编号为9092号的小行星被正式命名为“南阳星”。小行星命名具有国际性和永久性，是一项崇高的国际荣誉。另外，月球背面的一座环形山也是以张衡的名字命名。