张衡的一生，有许多发明创造，这得益于他小时候的勤学苦练。
张衡最先在文学上取得了很高的成就，但他从不骄傲，他懂得孔子“三人行，必有我师”的深刻道理，经常四处拜师学艺。在学习过程中，张衡不仅精通了五经六艺及诸子百家的知识，而且也学到了许多关于天文、地理、水利等方面的知识，这为他以后的发明创造打下了坚实的基础。由于张衡博学多才，年纪轻轻就很受人们的尊敬，但他从不刻意追求功名利禄，为人谦虚谨慎，敢于直言。
张衡看到东汉末年统治阶级荒淫奢靡，百姓苦不堪言，便有感而发写下了许多诗和铭文，《四愁诗》就是张衡在这时写的具有极高价值的抒情诗。但最有名的是他的两篇赋：《西京赋》、《东京赋》。张衡用了10年左右的时间，完成了近万言的大赋。赋中对当时社会现象进行了深刻的揭露，表达了自己和劳苦大众的不满情绪。这两篇大赋语言华丽、广证博引、内容丰富，在当时社会上引起了强烈的反响。很幸运的是，张衡没有因为批判统治者而被治罪，反而得到了安帝的赏识。安帝认为张衡所批评的事情都存在，有的很严重，不应避讳，而应该改进。于是他召见张衡，封他为郎中。
张衡成为郎中后，对安帝提出了许多合理建议，深受安帝信任，不久又升为太史令。这一下，张衡如鱼得水，整日埋头在堆积如山的经典史籍中漫游。这期间，他开始深入研究天文和历法。
说起天文，张衡还是孩子的时候，就经常仰天数星星。他对天上的星星、月亮、太阳都充满了神秘的向往，希望揭开它们的面纱，但是那时候天文方面的书籍很少，张衡也只是停留在浅层次的认识上。
自从做了太史令之后，张衡有机会接触到许多天文方面的资料，而且可以登上灵台观测天象。
这期间，张衡不仅读了天文方面的书籍，而且有了实践。他认真总结了前人的经验，经过反复实验，终于在顺帝时期制造出了浑天仪。
浑天仪是当时世界上最先进的天文仪器，比西方出现相似的仪器早好几百年。
浑天仪有几个环形架，中间是个大铜球，代表天球，周围用铜环围了几道，表示太阳、月亮、二十八宿的运行轨道，天球上面标出各个星座和主要恒星的位置。这在当时的科学技术水平下，是一件非常困难的事，但张衡经过长期不懈的努力，终于准确地推算出来了。浑天仪最关键的是，只有使天球运行起来，才能准确地反映出天体运动的情况。张衡经过无数个日日夜夜地钻研，终于研制成功。在天球中间，张衡安装了一个水机转动机关，古代用铜漏计时，连通的容器漏下的水以一定的速度慢慢推动浑天仪旋转，每昼夜刚好转一周。在计算浑天仪转动速度时，张衡花费了很长时间，才准确地计算出来。张衡发明了浑天仪，又全身心投入到地动仪的研制中来。
又是几年的时光，地动仪研制成功。这是当时世界上最先进的测量地震的仪器，比西方国家早1000多年。
地动仪像口扣着圆盖的大缸，遍体铜光，有五六尺宽。周身倒镶着八条玲珑剔透的小龙，分别朝着东、西、南、北、东南、东北、西南、西北。每条小龙嘴里含着一粒铜球，平时铜球在龙嘴中含着，哪个方向一有地震，小铜球就因受力而掉下来，相对龙嘴的地面放着八只仰头张口的铜蛤蟆，小铜球掉下来，正好落在铜蛤蟆口中。张衡将地动仪放置在灵台上，他每天都观察地动仪的情况。突然有一天，西北方向的小铜球受到铜杆的击打而掉落在蛤蟆嘴中，张衡判定陇西方向发生了地震，为了及时赈济灾民，张衡决定将地震情况报告给皇帝。第二天上朝时，张衡跪倒在地，说道：“陛下，昨晚亥时，陇西方向发生了地震，陛下是否派人前去慰问和救济灾民啊？”
顺帝听后非常奇怪，怔了怔，问道：“太史令，你在说什么？”
“回陛下，陇西方向发生了地震。”
顺帝有些恼怒，气呼呼地说道：“大胆，太史令，你是说朕治国无能吗？”
那时候，人们非常迷信，认为许多自然现象都是神灵操纵的结果。如果哪一位皇帝统治昏庸无能，上天便会惩罚。因此顺帝一听说有地震，心里十分不满。
张衡一见顺帝有些生气，忙解释道：“陛下，地震乃一种自然现象，是大地自动的结果，与陛下统治没有丝毫关系。”
顺帝气消了一点，但仍显得有些不悦，问道：“你怎么得知的？”
“陛下，臣用了几年时间研制出一台地动仪，放置于灵台上，能够预测地震的方向。昨晚亥时，地动仪的小铜球掉落，臣预测是陇西一带发生了地震。”
顺帝根本不信张衡的这番话，平日虽然很欣赏张衡，也很信任他，但张衡的这番话，顺帝是说什么也不会相信的。顺帝最后冷冷地说道：“太史令，你先退去，朕会派人去陇西调查的。”
张衡一看皇帝不相信自己的话，只好退了下来。
岂止是皇帝不相信，满朝文武也都是头一次听说什么地动仪能够测量地震，大臣们都私下暗笑。
可是令皇帝和大臣们不可思议的事情发生了。两天后，离洛阳有千余里的陇西一带飞马来报：“禀告陛下，大前日夜亥时，陇西发生大地震，房屋倒塌，人员死伤无数，一片大乱，请陛下火速派人前去救济。”
顺帝一下就愣住了，他怎么也不相信张衡的话，但张衡的话却变成了现实。他急忙下令速去陇西，多带粮食、衣物前去慰问。
派去慰问的大臣之后，顺帝立即召见太史令张衡，心想：太史令所研制的器具果然灵验，简直不可思议，我要亲自去看看。
张衡急忙来到殿上，但他还不知陇西一带有人报告的事呢。顺帝微笑着说道：“太史令所制器具果然灵验，陇西一带确实发生了地震，可以让朕去看一看你研制的器具吗？”
张衡一听，立即带着顺帝和满朝好奇的文武前去参观。地动仪研制得非常漂亮，顺帝看了多时，问道：“太史令，为什么地动仪能预测地震呢？”
“陛下，地动仪中间立着的这根铜柱，哪个方向发生地震，铜柱就倒向哪方，用力击落龙球，龙球一落入蛤蟆口中，就表示何方发生了地震。”
如此玄妙的东西，张衡在东汉时期就能够研制成功，不愧为伟大的科学家，为人类做出了巨大的贡献。
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