张衡幼年时代，家境贫寒，但他年幼好学，天资聪慧。他十几岁时，便积累了相当丰富的知识。和帝永元六年(公元94年)，张衡胸怀远大的政治抱负，离开家乡，开始游历名都大邑，求师问业，曾游于三辅，入京师，观太学，遂诵《五经》，贯六艺，十八岁便写成了第一篇文学作品――《温泉赋》。

　　张衡二十三岁时，受聘于南阳郡太守鲍德门下当主薄。此后他花了十年功夫，写成了著名的《二京赋》(即《赋》、《东京赋》)，讽刺“天下承平日久，自王侯以下莫不逾侈”的不良风气，并淋漓尽致地描绘出名都故城的盛大场面，表现了他在文学方面的较高成就。

　　永初四年(公元110年)，张衡由鲍德举荐，进京作了郎中，在任三年，迁升为尚书侍郎，元初二年(公元115年)，又调升太师令，掌管天文、历法、预报天象气候。从此，他潜心钻研文学，获得了很高的成就。

　　张衡的宇宙天体观是“浑天说”，认为“浑天如鸡子”，天和地的关系就象蛋壳包蛋黄一样，天外地内。他所著《灵宪》一书，用赤道、黄道、南极、北极等名词，并画出我国第一张完备的星图，共有2500颗恒星。公元117年，他创造了世界上第一架利用铜壶滴漏带动的浑天仪。浑天仪分内外两圈，可以转动，上面刻有南北极和赤道、黄道、二十四节气以及日月星辰等，日月星辰位置和出没情况与宇宙间的情形完全一致。建光元年(公元121年)，张衡调任司马令，后上日蚀表。顺帝永建元年(公元126年)，再转任太史令旧职。阳嘉元年(公元132年)，他又创造了候风地动仪，以精铜铸之，状似酒樽，四周镶有八条龙，龙头对着东、南、西、北及东北、东南、西北、西南八个方向，龙嘴各衔铜丸一个，每个龙头下面各蹲一只青蛙。如果发生地震，发生地震的那个方向的龙嘴会自动张开，铜丸随之滚出，落入青蛙嘴中，工作人员便可立刻记下地震的时间和方向。

　　张衡还创造发明了记里鼓车、指南车、测影土圭、独飞木雕等，撰写了《历法灵宪》和《算罔论》，著有三十多篇科学、哲学和文学方面的著作，在历法、算学、哲学以及文学艺术上也都有很大贡献。同时代的崔瑷曾评论他“数术穷天地，制作侔造化”(《后汉书・张衡传》)，概括了张衡在科技方面的才华。为了纪念张衡在科技方面的卓越贡献。国际天文学家把月球背面的一座环形山命名为“张衡环形山”。

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