中國通史（第四卷） · 第三十二章 桓譚班彪張衡
桓譚、班彪、張衡，是東漢前期在學術上有成就的人物。
第一節桓譚①
多才多藝
桓譚（前20左右—約56），字君山，沛國相縣（今安徽淮北市相山）
人。其父於成帝時為太樂令。桓譚「以父任為郎」；或說桓譚入任，是由宋弘的推薦②。
桓譚擅長音樂，善於彈琴。宮廷舉行宴會，皇帝往往命他彈琴助興③。他博學通達，遍習《五經》，皆訓詁大義，不為章句。能文章，尤其喜歡古學，多次從劉歆、揚雄辯析疑異。還喜歡歌舞雜戲。穿著簡易，不修威儀。對俗儒輕視譏笑，因此多受排擠。
西漢末年，桓譚官位不高，不過當個郎官而已。他與傅晏相善。傅晏是傅皇后之父，起先頗為得勢，稍後董昭儀受皇帝寵幸，其兄董賢因裙帶關係而用權，傅皇后日益被疏遠，傅晏因失勢而悶悶不樂。桓譚告戒他要防宮廷之變，注意董賢的動向，要收斂、謙退，以避禍殃。傅晏接受了桓譚的意見，才免遭董賢之害，「故傅氏終全於哀帝之時」。
董賢當上了大司馬，聞桓譚之名，要與他結交。桓譚是正派人物，先奏書勸告他「以輔國保身之術」，未被接受，就不與他往來。王莽掌握大權時，天下之士大多數對王莽吹牛拍馬，阿諛奉承，以求升遷。桓譚則不然，「獨自守，默然無言」，故他這時僅為掌樂大夫。農民大起義時，桓譚參予了活動，被更始政權召任為太中大夫。
議論時政劉秀當上了皇帝（稱光武帝），桓譚被徵召待詔，上書言事「失旨」，即不符合光武帝的要求，未被任用。後來大司空宋弘推薦了他，任為議郎、給事中。
他呈上《陳時政疏》，論說時政，主要內容是：首先，任用賢人。他說：「國之廢興，在於政事；政事得失，由於輔佐。」故須任用賢能，爭取「政調於時」。他在《新論》里論道：「治國者，輔佐之本。其任用鹹得大才，大才乃主之股肱羽翮也。」意思是，皇帝的輔佐，乃治國之本；國家用了大才，猶如長了翅膀，就可以騰飛。他認為賢才有「五品」，最高級的是「才高卓絕於眾，多籌大略，能圖世建功者，天下之士也。」就是說，大賢的主要特點是能為國家出謀籌略，建功立業。他指出，自古以來在用人問題上有一些正反兩方面的經驗教訓。在發現和使用人才方面存在三難：一是賢才少，而庸才多，「少不勝眾」，賢才被凡庸所淹；二是賢才特異非凡，往往不被①本節主要依據於《後漢書·桓譚傳》，凡引本傳文字不另加注。
②參考《後漢書·宋弘傳》。
③參考《後漢書·宋弘傳》。
人所認識，「乃世俗所不能見」；三是賢才往往被讒、被疑，還往往受害。故他強調：「是故非君臣緻密堅固，割心相信，動無間疑，若伊（尹）、呂（望）之見用，傅說通夢，管（仲）、鮑（叔）之信任，則難以遂功竟意矣。」「（君）如不聽納，施行其策，雖廣知得，亦終無益也。」①意思是，君主招賢，能否使用並發揮其作用，關鍵在於勿疑而信任，採納並施行其策。
其次，設法禁奸。他建議，申明法令，懲辦行兇違法者，包括知法犯法者，爭取社會安寧。
再次，重農抑商。他說：「理國之道，舉本業（農業），而抑末利（商賈）。」打擊兼併之徒和高利貸者，不讓商人入仕做官，令諸商賈「自相糾告」，即互相揭發奸利之事，除了勞動所得，把一切非法所得都賞給告發者。這樣，就可以抑制富商大賈盤剝百姓，而勸導百姓務農，多生產糧食而盡地力。
還談，統一法度。他說：「法令決事，輕重不齊，或一事殊法，同罪異論。」這就容易被奸吏鑽空子而「因緣為市，所欲活則出生議，所欲陷則與死比」，這樣上下其手，必然使奸猾逍遙法外，而使無辜者受害。現在應令通義理、明法律的人，「校定科比，一其法度」，通令頒布，使天下人遵守。這才可使吏民有法可依，而難以胡作非為。
此書呈送上去，沒有受到光武帝重視。
桓譚著《新論》的旨趣在於「興治」。他提倡「霸王道雜之」的治道，並對王霸之道作了闡釋。何謂王？「賞善誅惡，諸侯朝事，謂之王。」王何術？「夫王道之治，先除人害，而足其衣食，然後教以禮義，使知好惡去就。是故大化四湊，天下安樂。此王者之術。」何謂霸？「興兵眾，約盟誓，以信義矯世，謂之霸。」霸何術？「霸功之大者，尊君卑臣，權統由一，政不二門。賞罰必信，法令著明，百官修理，威令必行，此霸者之術。」他認為，現實需要王霸雜用：「唯王霸二盛之義，以定古今之理焉。」王霸之道對時政一定有利：「王者純粹，其德如彼，霸道駁雜，其功如此。俱有天下，而君萬民、垂統子孫，其實一也。」按他所論，「霸王道雜之」的大致內容是這麼三個要點：一是除害、富民，以禮義教民；二是加強皇權，統一法度；三是百官修理，威令必行。換句話說，就是把民生問題放在首位，同時注意鞏固政權，防止政治腐敗。這在兩漢之際百姓遭殃、政權不穩、政治腐敗的情況下，是有一定針對性和現實意義的。
批判讖緯迷信當時光武帝劉秀正迷信讖記，多以它來決定疑難。所謂讖記，是預言未來事象的文字圖錄。劉秀起兵奪權和鞏固統治，就以它來籠絡人心，作為思想統治工具。
桓譚針對於此，上《抑讖重賞疏》，勸諫光武帝。他說：儒家的傳統，「咸以仁義正道為本，非有奇怪虛誕之事」。孔子難言天道性命，子貢等人不得而聞，後世俗儒豈能通之！「今諸巧慧小才伎數之人，增益圖書，矯稱讖記，以欺惑貪邪，詿誤人主，焉可不抑遠之哉！」他指出，讖緯的預言「雖有時合」，然如同占卜一樣只是一種偶然性，不足為信。他希望光武帝聽取①以上引文均見《新論·求輔》。參見嚴可均校輯《全後漢文》卷十三。意見，「屏群小之曲說，述《五經》之正義」。他深信自己的觀點正確，有益於正道，「合人心而得事理」。同時，桓譚還向光武帝建議，在進行統一戰爭時，應當重賞將士，使其盡心效力，不可聽任他們勒索百姓，「虜掠奪其財物」，使兵民各生狐疑，而不得早日安平。
基於上述觀點，桓譚還反對災異迷信。他說：「災異變怪者，天下所常有，無世而不然。」①對於怪異現象，只要明君、賢臣等能夠修德、善政「以應之」，就可以逢凶化吉，「咎殃消亡而禍轉為福」。儘管他還保留了天人感應思想的因素，但在當時仍具有進步意義。
明智的形神論桓譚於《新論·形神》篇，專論形神關係，對戰國以來社會上流行的神仙方術迷信思想嚴肅地進行了批判。
當時統治者幻想長生不死得以永久統治人民而盡享榮華富貴。方士投其所好，宣稱只要「寡慾養性」、「服不死之藥」，就可以「長生不老」。桓譚認為，人的生長老死和一切生物的自然本性一樣，無可改易。他指出：「生之有長，長之有老，老之有死，若四時之代謝矣。而欲變易其性，求為異道，惑之不解者也。」意思是，人的生長老死乃自然規律，不可違背，所謂「長生不老」只是迷信和妄想。
方士宣稱精神獨立於形體之外，而且對形體起決定性作用，故人「養神保真」就可以長生不死。桓譚與此論針鋒相對，論說精神依賴於形體，形體對精神起決定性作用。他以蠟燭與燭火的關係，作為形體與精神關係的比喻，論道：「精神居形體，猶火之然（燃）燭矣，..燭無，火亦不能獨行於虛空。」就是說，蠟燭點燃而有燭火，蠟燭燒盡，燭火就熄滅，就不可能憑空燃火。人老至死，就不可能再存在精神，「氣索而死，為火燭之俱盡矣」。至於養身，可能延長人的壽命，但也不能使人長生；生命是有限的，「至壽極亦獨死耳」。他認為，明智之士不會相信長生不死的謊言，只有愚昧者才迷信之，「明者知其難求，故不以自勞」，徒勞是無益的。
桓譚的形神論是唯物主義的，批判了精神可以脫離形體單獨存在的唯心主義觀點，其反對方士的長生說帶有反對一般宗教迷信的意義，對稍後的王充有很大的影響。儘管其論有一定的局限性，但不可否認其在中國思想史上的重大貢獻。
堅持己說而終桓譚上書指出皇帝聽納讖記是錯誤，光武帝看了很不高興。
中元元年（公元56年），東漢皇朝「初起」靈台①。當時的靈台，是觀察天象的地方。光武帝迷信天命，對於建築靈台十分重視，事先詔令群臣會議靈台建造在什麼地方，並對桓譚說：「吾欲以讖決之，何如？」桓譚沉默了一會兒，說：「臣不讀讖。」意思是，我對讖不感興趣。光武帝追問他什麼原故。桓譚又極言讖之「非經」，不是正道而是迷信把戲。光武帝大怒，①《新論·譴非》。
①參考《後漢書·光武紀》下。
指責桓譚「非聖無法」，當即下令將桓譚遷出為六安郡丞。
桓譚受此打擊，內心「忽忽不樂」，憂鬱成疾，在赴任的路上逝世，大約死於初起靈台的中元元年，終年七十餘歲。
所著《新論》，言「當時行事」二十九篇。李賢注《後漢書·桓譚傳》，列舉其篇名有《本造》、《王霸》、《求輔》、《言體》、《見徵》、《譴非》、《啟寤》、《祛蔽》、《正經》、《識通》、《離事》、《道賦》、《辨惑》、《述策》、《閔友》、《琴道》等。除了《本造》、《述策》、《閔友》、《琴道》各一篇外，其餘均分上下篇。其中《琴道》篇由班固續成。《隋書·經籍志》著錄為十七卷，宋時亡佚。今有清人孫馮翼、嚴可均兩種輯本。他還寫有「賦、誄、書、奏，凡二十六篇」。
桓譚的論著很受時人和後世學者重視。稍晚的王充很推許《新論》，他說：桓譚作《新論》，「論世間事，辨昭然否，虛妄之言，偽飾之辭，莫不證定」①。這個評語是很高的。范曄寫《後漢書》提到，桓譚是兩漢之際著名學者，與杜林、鄭興、陳元等人「俱為學者所宗」②。對於他堅持反對讖緯迷信的態度而遭受打擊以至「流亡」的命運，不勝感嘆，一者說「桓譚、尹敏以乖忤淪敗」③，再者說「桓譚以不善讖流亡」④，對於他堅持明智的學術觀點深表讚賞，對於他被害至死無限同情，可謂對桓譚為人為學恰當而公允的總結。
桓譚治學，求知求實，追求真理，不唯命是從，不怕打擊迫害，這種治學精神，難能可貴，值得士人學者學習。
①《論衡·超奇》。
②《後漢書·陳元傳》。
③《後漢書·方術傳·序》。
④《後漢書·賈逵傳·論》。
第二節班彪
著《王命論》
班彪（3—54），字叔皮，扶風安陵（今陝西咸陽市東北）人。其祖先於秦漢之際在北方從事畜牧業致富，後來世代從政，並受儒學薰陶。祖父況，舉孝廉為郎，成帝時為越騎校尉。況女（即彪之姑）被成帝選入宮中為婕妤。大伯父伯，頗有儒學修養，以「沈湎於酒」諫成帝，官至水衡都尉。二伯父斿，博學，官至右曹中郎將，曾為劉向校秘書。父稚，官至廣平相，被王莽排擠而為延陵園郎。這樣的家世，對班彪的思想、文化以至政治態度都有很大的影響。
班彪幼年與從兄班嗣一同遊學，結交較廣。二十多歲時，西漢末年農民起義失敗，群雄割據，當時隗囂擁眾割據於天水，班彪避難而從之。隗囂問以世務，班彪對答：周秦以來，統一代替分裂，勢之必然。並說：「漢承秦制，改立郡縣，主有專己之威，臣無百年之柄。至於成帝，假借外家，哀、平短祚，國嗣三絕，危自上起，傷不及下。故王氏之貴，傾擅朝廷，能竊號位，而不根於民。是以即真之後，天下莫不引領而嘆。十餘年間，中外騷擾，遠近俱發，假號雲合，咸稱劉氏，不謀同辭。」意思是說，劉漢政權，深入人心，外戚竊權，眾所反對，百姓思念劉氏復漢。這個說法，雖然含有正統思想，但還是反映了當時實際情況的。隗囂不同意這個看法，認為群雄逐鹿，強者稱雄，「漢家復興」之說不可信。
為了充分表達己見，班彪乃著《王命論》，他認為：漢德承堯，有靈命之符，深入民心，不可動搖，「神器有命，不可以智力求也」。故百姓起事失敗，王莽竊權誅滅。「窮達有命，吉凶由人」，陳嬰之母知項氏必亡，王陵之母知劉氏必興，可謂懂得禍福之機。同時還論說劉邦興漢，有「帝堯之苗裔」、「體貌多奇異」、「神武有徵應」、「寬明而仁恕」、「知人善任使」等五大特點。認為天命加人事，才能成帝業。所以識世務者，應當「拒逐鹿之瞽說，審神器之有授」，不可妄圖而貽笑天下。
因隗囂固執己見，頑固地割據稱雄，班彪只能離去，投奔河西竇融，頗受竇融器重，任為從事。他為竇融劃策，歸順劉秀政權，總河西以拒隗囂。這對東漢統一是有功的。光武帝劉秀聞知其才幹，召見了他，舉茂材，任為徐縣令，後因病免官。又為司徒掾，是司徒的屬官。他時有奏言，對時政作出建議，如《復護羌校尉疏》、《上言選置東宮及諸王國官屬》、《奏議答北匈奴》等。
作《後傳》班彪專心於史學，尤好漢代史。漢武帝時，司馬遷所撰的《太史公書》（後稱《史記》），從傳說中的黃帝寫到當代漢武帝，後事缺而不錄。後來褚少孫、劉向、劉歆、馮商、揚雄等十多位學者都曾綴集時事，或補或續之。班彪認為續作者「多鄙俗」，不足以踵繼司馬遷之書。於是繼采西漢遺事，又旁貫異聞，作《後傳》數十篇。此書是接續《史記》之作，但「不為世家，唯紀、傳而已」。
①本節主要依據於《漢書·敘傳》及《後漢書·班彪傳》，凡引此兩傳文字不另加注。《後傳》原書已佚，其內容已多為《漢書》吸收，只是無法辨認清楚了。今《漢書》的元帝、成帝二紀及韋賢、翟方進、元後三傳的《贊》，還保留有班彪的史論文字①。《元帝紀贊》稱元帝「多材藝」、「少而好儒」，即位後任用儒生，「貢（禹）、薛（廣德）、韋（賢）、匡（衡）迭為宰相」，而元帝「牽制文字，優遊不斷，孝宣之業衰焉」。這是評論元帝懦而不才，掌權無能，從此漢朝走了下坡路。《成帝紀贊》先稱成帝「善修容儀」，「可謂穆穆天子之容者」，似乎是予以表揚；但筆鋒陡然一轉，「然湛（耽）於酒色，趙氏亂內，外家擅朝，言之可為於邑。建始以來，王氏始執國命，哀、平短祚。莽遂篡位，蓋其威福所由來者漸矣。」這是指責成帝荒淫，大權旁落於外戚，終於有王莽篡權的悲劇。此論與其答隗囂問和《王命論》的含意是一致的。《翟方進傳贊》肯定翟義起兵反對王莽是「懷忠憤發」，但又哀嘆他「義不量力」而失敗，弦外之音是，只有劉秀得天人之助，才能撥亂反正。《元後傳贊》總結歷來「女寵」的危害，同時指出王莽依恃元後（王政君，王莽之姑）而逐漸竊取大權。所謂「位號已移於天下，而元後卷卷（同「拳拳」）猶握一璽，不欲以授莽，婦人之仁，悲夫！」實乃諷刺元後是一個被王莽欺誑玩弄的非常可憐的愚弱老婦。
《元後傳》記述：平帝死後，孺子嬰尚未立之時，漢朝傳國璽藏在長樂宮元後之處。「及莽即位，請璽，太后不肯授莽。莽使安陽侯舜諭指。舜素謹敕，太后雅愛信之。舜既見，太后知其為莽求璽，怒罵之曰：『而（爾）屬父子宗族蒙漢家力，富貴累世，既無以報，受人孤寄，乘便利時，奪取其國，不復顧恩義。人如此者，狗豬不食其餘，天下豈有而兄弟邪！且若自以金匱符命為新皇帝，變更正朔服制，亦當自更作璽，傳之萬世，何用此亡國不祥璽為，而欲求之？我漢家老寡婦，旦暮且死，欲與此璽俱葬，終不可得！』太后因涕泣而言，旁側長御以下皆垂涕。舜亦悲不能自止，良久乃仰謂太后：『臣等已無可言者。莽必欲得傳國璽，太后寧能終不與邪！』太后聞舜語切，恐莽欲脅之，乃出漢傳國璽，投之地以授舜，曰：『我老已死，如而兄弟，今族滅也！』舜既得傳國璽，奏之，莽大說（悅），乃為太后置酒未央宮漸台，大縱眾樂。」此寫元後握璽投璽的言行情態，可謂生動傳神。如果說《元後傳》原是班彪所作；那麼，也就可以肯定班彪的史傳文字是很出色的。史學思想及其影響班彪曾作《前史略論》，評論前史（指《史記》）得失，為了撰寫《後傳》有所改進。他簡要地追述了先秦秦漢之際的史官和史籍，著重評論司馬遷所著《史記》的內容、體裁、體例和思想。他說：「遷之所記，從漢元至武以絕，則其功也。」「然善述序事理，辯而不華，質而不野，文質相稱，蓋良史之才也。」充分肯定了司馬遷的史才。但又評道：「其論述學，則崇黃老而薄《五經》；序貨殖，則輕仁義而羞貧賤；道遊俠，則賤守節而貴俗功：此其大敝傷道，所以遇極刑之咎也。..誠令遷依《五經》之法言，同聖人之是非，意亦庶幾矣。」對司馬遷與漢儒思想分歧之異端思想極盡諷刺，表明了他的正宗觀點，自然也是他寫《後傳》的指導思想。《前史略論》是①《元帝紀贊》「臣外祖兄弟為元帝侍中」，《成帝紀贊》「臣之姑充後宮為婕妤」，其中的「臣」為班彪自稱，「外祖」指金敞，「婕妤」即班婕妤。
中國古代較早的一篇史學論文，可謂儒家正統史學觀點的代表，在中國史學理論史上有一定的地位。
班彪的歷史思想和史學思想，對班固和《漢書》有直接而深刻的影響。
檢閱班固在《漢書》中述論西漢盛衰興亡及撰寫儒林、遊俠、貨殖等傳的旨趣，就可瞭然。
班彪於建武三十年（公元54年）病死於望都長任上，卒年五十二。所著除《後傳》外，還有「賦、論、書、記、奏事合九篇」。有些文字流傳至今，清人嚴可均的《全上古三代秦漢三國六朝文》有所收輯。
總的來看，班彪其人，在兩漢之際的歷史形勢中，投靠劉秀，撰寫《後傳》，鼓吹「王命」，促進統一，政治上是識世務者，思想上是個正統論者，史學上有一定成績，但無多大創新。
第三節張衡和他在文學上的成就
張衡早年的文學興趣
張衡是公元一、二世紀間我國著名的文學家，也是卓越的數學家、天文學家、地理學家。
張衡（78—139），字平子，南陽西鄂（河南南陽縣南）人。他年輕時，家境並不很好。但也受到教育，早年即善於為文。十六七歲，他便離家拜師訪友。從他家西北行，過武關，經藍田、南山，到達長安。他遊覽了三輔，京兆、右扶風、左馮翊。此後，東去新豐，參觀驪山沮泉，作了一篇《溫泉賦》。這是他的少作之一。
由新豐再向東，過函谷關，張衡就到了京師洛陽。這時候的洛陽，早一輩的思想家、文學家和學者已經不多見了。王充已年過七十，未知是否還在人世。大將軍竇憲幕府里幾位著名的文人，隨著竇憲的垮台，也都去世了。班固、崔駰都於和帝永元四年（公元92年）逝世。傅毅還死在他們的前頭。賈逵還健在。和帝永元六年（公元94年），崔駰的兒子崔瑗到京師來了，他慕賈逵之名，就跟賈逵學會了天文、歷數、京房《易傳》、六日七分等學問，為太學裡諸儒生所欽佩。張衡大概在這時候認識了崔瑗，並成為最要好的朋友。
張衡興趣廣泛，自學了《五經》，貫通了六藝的道理，而且還好研究算學、天文、地理和機械製造等。
但在青年時期，他的志趣大半還在文學——詩歌、辭賦、散文。扶風班氏是著名的書香世家，班固當時的新著《漢書》，雖很難讀、難得，他可能部分看過；大賦《兩都賦》，他也可能找到了。在洛陽，張衡的名氣漸漸地有了，朋友也多起來了，他結交了馬融、王符、竇章等。有人薦舉張衡為孝廉，他漠然無動於衷。有些公府請他為屬官，他也無意去作。張衡雖非高傲，但不願與「俗人」交遊。因此，他在洛陽幾年，所專注的仍是他自己所喜愛的文學創作。他有一篇《定情賦》，可惜只存這樣四句：夫何妖女之淑麗，光華艷而秀容。斷當時而呈美，冠朋匹而無雙①。
這是對美人的讚嘆和思慕。他還寫了一篇《七辯》。凡「七」之類，也是一種賦的形式，始創於前漢初期淮陰人枚乘的《七發》，以七事啟發「太子」而得到使聽者悔悟的目的。到了張衡時代，這種賦體仍有人模擬試作。張衡的《七辯》，借無為先生與虛然子等的談話而表達自己的志趣所在。虛然子言「宮室之麗」，雕華子言「滋味之麗」，安存子言「音樂之麗」，闞丘子言「女色之麗」，空桐子言「輿服之麗」，依衛子言「神仙之麗」。無為先生對前五子之說都默然無對；對依衛子之說雖有所言，實際也不以為然，末以「將飛未舉」一語婉然謝絕了。最後，髣無子曰：在我聖皇，躬勞至思，參天兩地，匪怠厥司。率由舊章，遵彼前謀，正邪理謬，靡有所疑。旁窺八索，仰鏡三墳，講禮習樂，儀則彬彬。是以英人底材，不賞而勸，學而不厭，教而不倦。於是二人之儔，列乎帝庭，揆事施教，地平天成。然後建明堂而班辟雍，和邦國而悅遠人，化明如日，下應如神，漢雖舊邦，其政惟新。
髣無子這一段話，真正打動了無為先生的心，「而先生乃翻然回面曰：『君①本節主要取材於《後漢書·張衡傳》，凡引此傳文字不另作注。
①《全後漢文》卷五十三。
子一言，於是觀智，先民有言，談何容易！予雖蒙蔽，不敏指趣，敬授教命，敢不是務。』」①這是一篇賦體的寓言。張衡借髣無子的口，傾吐了自己的理想，「漢雖舊邦，其政惟新」，他把現實想像得這樣完美，中興的漢室，將達到聖人之治的神化境界。但現實距此境界又如此遙遠，他也不敢期其必然，所以他在興奮之餘，還只能表示「敬授教命」，努力以赴，將來究將如何，不敢多言了。
南陽時期《二京賦》和《南都賦》的創作京都洛陽是不能久居的。張衡回到了家鄉南陽。在這裡，他做了南陽太守鮑德的主簿。鮑德是西漢末年鮑永的孫子。永初從更始，後歸劉秀。有子名昱，昱子德。在《後漢書·鮑昱傳》末有一段關於鮑德的記載：子德，修志節，有名稱，累官為南陽太守。時歲多災荒，唯南陽豐穰，吏人愛悅，號為神父。時郡學久廢，德乃修起橫舍，備俎豆黻冕，行禮奏樂。又尊饗國老，宴會諸儒，百姓觀者，莫不勸服。在職九年，徵拜大司農，卒於官。
鮑德是哪年為南陽太守的，這裡沒有說。張衡為南陽太守主簿，有他的《綬笥銘·序言》①為證。但從哪年開始的，也沒有講清楚。據近人孫文青《張衡年譜》，張衡從二十三歲（永元十二年，公元100年）開始為南陽太守主簿，大致是可信的。張衡和太守鮑德相處很好，他為太守做文書工作。除本職工作之外，時間還是不少的，他有可能繼續進行文學創作。他寫了一篇與《定情賦》有關的《同聲歌》：邂逅承際會，得充君後房。情好新交接，恐栗若探湯。不才勉自謁，賤妾職所當。綢繆主中饋，奉禮助烝嘗。思為苑蒻席，在下蔽匡床。願為羅衾幬，在上衛風霜。灑掃清枕席，鞮芳以狄香。重戶結金扃，高下華燈光。衣解巾粉御，列圖陳枕張。素女為我師，儀態盈萬方。眾夫所希見，天老教軒皇。樂莫斯夜樂，沒齒焉可忘②。
這寫新婚夫婦的喜悅，以新婦的口吻，自述盡婦道，供婦職，求得白首不忘的幸福。這是一首合樂可歌的文人樂府。這種五言詩體，在張衡時，還在創造的途中。它說的是直接的抒情敘事呢，還是借新婚夫婦的相得心情而有所比喻呢？這是不易肯定的。但如果以之比喻和鮑德的官屬友誼關係，似乎也是說得通的。
在南陽的官邸里，張衡完成了蓄志已久、醞釀約有十年的《二京賦》。
這兩篇與著名文章家班固的《兩都賦》相仿。它們的形式相似，寓意也無異，都是說一個故事，以鋪陳西都的奢侈為鑑戒，而盛讚東都的節儉以進行諷諭，對統治者都是有益的。但班張的時代已不同，張衡所處的後漢社會危機已逐漸地加劇了，所以他在《東京賦》里所表示的諷喻比班固講的深刻多了。這不是「勸百而諷一」的小諷，而是站在皇朝危亡的高度，大聲疾呼了。
今公子苟好剿民以媮樂，忘民怨之為仇也；好殫物以窮寵，忽下叛而生憂也。夫水所以載舟，亦所以覆舟。堅冰作於履霜，尋木起於櫱栽。昧旦丕顯，後世猶怠。況初制於甚泰，服者焉能改裁？故相如壯上林之觀，揚雄騁羽獵之辭，雖系以聵牆填塹，亂以收置解罘，卒無補於風規，祇以昭其愆尤。臣濟奓以陵君，忘經國之長基。故函谷擊柝於東，西朝顛覆而莫持。凡人心是所①《全後漢文》卷五十五。
①《全後漢文》卷五十五。
②逯欽立：《漢詩》六。
學，體安所習，鮑肆不知其臰，翫其所以先入；咸池不齊度於■咬，而眾聽或疑：能不惑者，其唯子野乎！..這一段的諷諫之辭，決不是縱橫家那樣的危言聳聽，而是從人民能否承受的觀點以闡明統治者不知不覺的奢侈所帶來的嚴重的以致於亡國的後果。它的高度的思想性決不是班固所能想像的。
張衡在南陽除完成了《二京賦》，還寫了一篇《南都賦》，這當是對光武皇帝的歌頌，也是對自己家鄉一隅之地快意的描繪和讚美。就大賦說，這是一種前所未有的創作。但其結構則比較簡單，弘富亦遜於前者。
鮑德為南陽太守，在職九年。調為大司農，病卒。張衡在鮑德調離南陽後，沒有跟著他走。這時朝廷上是鄧太后臨朝，鄧氏兄弟秉權，做出招舉士人的模樣，張衡不為所動。但張衡還是有書信和鄧騭保持聯繫。
兩任太史令。《思玄賦》、《四愁詩》和《歸田賦》安帝早知張衡「善術學」，就於永初五年（公元111年）以公車特請他到京都來，給以親近的郎中職位。這時（前一年）朝廷剛成立一個校訂典籍的組織，「詔謁者劉珍及《五經》博士，校定東觀《五經》、諸子、傳記、百家藝術，整齊脫誤，是正文字」①。東觀在洛陽南宮，是皇家的藏書處。當時有名的學者如馬融、竇章等都在這裡，為校書郎。張衡沒有在東觀校書，他由郎中遷為尚書郎，再遷為尚書侍郎。元初二年（公元115年）又遷為太史令，這年他三十八歲。這個職官主管天文、曆法等等，對他是合適的，他在這方面早有修養，新任職守又給他創造了進一步鑽研的條件。這樣，從理論到實踐，他就不斷地有所貢獻了。張衡第一次為太史令共六年。經過公車司馬令五年的轉折，從順帝永建元年（公元126年）再為太史令，又七年。前後十三年的專業職守，使他的科學事業日益巨大而顯著。順帝陽嘉元年（公元132年）即復為太史令的最後一年，他發明了「候風地動儀」，即地震儀。這是世界上地震儀的鼻祖。此事載之《後漢書·安帝紀》，可見當時受到的重視。
作為科學家和文學家的張衡，並不是不關心政治的。順帝時，尚書令黃瓊上疏言事，頗致力於腐朽內政的改革。張衡在這種朝氣復萌的形勢下，亦自陳其思想政治上的主張。自光武帝以來，圖讖成為統治者欺騙人民的工具。張衡憤其虛妄，首先上疏論其言而無征，實為少數妄人欺世愚民捏造出來的把戲。他以秦至西漢末的歷史事實，證明本無圖讖，則知圖讖成於哀平之際。後來有些人所言某些災異，亦無事實效驗。因此他主張「宜收藏圖讖，一禁絕之，則朱紫無所眩，典籍無瑕玷矣」。這些議論在當時是很大膽的，沒有多少人敢說，而且儒者們一直在「爭學圖讖」。這時朝政大權已由外戚轉移於宦官集團。張衡復上疏言事。但張衡作為太史令，不在公卿之位，他的幾篇奏章，雖都言之成理，一律是無效的。這樣，他對政事就愈來愈沒有興趣了。
順帝即位後，張衡再轉為太史令。這職務在他為專業對口，但也說明了他長久官升不上去，總不能沒有一點感慨。於是他仍用與客談話的形式，作《應間》賦，表達了他的仕途不得意的情緒。
①《後漢書·安帝紀》。
陽嘉元年，張衡發明地震儀。次年，遷為侍中。他接近了皇帝，進言的機會多了。而宦官們則怕張衡告他們的狀，揭發他們的醜惡，常以兇惡的目光威脅他。因此當順帝問他事時，張衡就情不自禁地簡單說了幾句不明不白的事。但宦官們始終不放心張衡在順帝身邊，共同誣陷，一意要驅逐他離去。本來張衡就受老莊思想影響，以為人的吉凶禍福，幽微深藏於無形之中，說不定哪一天要得禍，因此又作了一篇《思玄賦》，開始說：仰先哲之玄訓兮，雖彌高其弗違。匪仁里其焉宅兮，匪義跡其焉追？潛服膺以永靚兮，綿日月而不衰。伊中情之信脩兮，慕古人之貞節。竦余身而順止兮，遵繩墨而不跌。志團團以應懸兮，誠心固其如結。旌性行以制佩兮，佩夜光與瓊枝。鐫幽蘭之秋華兮，又綴之以江蘺。美襞積以酷烈兮，允塵邈而難虧。既姱麗而鮮雙兮，非是時之攸珍。奮余榮而莫見兮，播余香而莫聞。幽獨守此仄陋兮，敢怠遑而舍勤。幸二八之遻虞兮，嘉傳說之生殷；尚前良之遺風兮，恫後辰而無及。何孤行之煢煢兮，孑不群而介立？感鸞鷖之特棲兮，悲淑人之稀合。這是一首騷體賦，學屈原《離騷》，堅持自己的理想而不可得，則雲遊上下四方，以至於天上。
據開陽而頫盻兮，臨舊鄉之暗藹。悲離居之勞心兮，情悁悁而思歸。魂眷眷而屢顧兮，馬倚輈而徘徊。雖遨遊以媮樂兮，豈愁慕之可懷。出閶闔兮降天塗，乘飈忽兮馳虛無。雲霏霏兮繞余輪，風眇眇兮震余旟。繽聯翩兮紛暗曖，倏眩眩兮反常閭。從天上又回人間。收疇昔之逸豫兮，卷淫放之遐心。脩初服之娑娑兮，長余珮之參參。文章煥以粲爛兮，美紛紜以從風。御六藝之珍駕兮，游道德之平林。結典籍而為罟兮，歐儒、墨而為禽。玩陰陽之變化兮，詠雅、頌之徽音。嘉曾氏之《歸耕》兮，幕歷陵之欽崟。共夙昔而不貳兮，固終始之所服。夕惕若厲以省諐兮，懼余身之未■也。苟中情之端直兮，莫吾知而不恧。默無為以凝志兮，與仁義乎消遙。不出戶而知天下兮，何必歷遠以劬勞？
驅除幻想，一切還是照常，不求人知，自我努力而已。不出戶可以知天下，何必遠遊自求勞苦。這是儒道思想的詩化，從苦悶中解脫出來，自得其樂。張衡另有《髑髏賦》，則是道家思想的遊戲之作。
在為侍中的時候，張衡曾「上疏請得專事東觀，收檢遺文，畢力補綴。
又條上司馬遷、班固所敘與典籍不合者十餘事。又以為王莽本傳但應載篡事而已，至於編年月，紀災祥，宜為元後本紀。又更始居位，人無異望，光武初為其將，然後即真，宜以更始之號建於光武之初。」他幾次上書，俱被排斥，不為順帝所接受，他覺得事已一無可為了。於是張衡於順帝永和元年（公元136年）被調為河間（河北獻縣）相。在這裡，他努力作一些切實的事，如打擊豪強，整齊法度，使地方安定，上下肅然，政事耳目一新，一切有條規地得到治理。但張衡心中始終去不掉愁思，安靜不下來，不得不寄情於詩，而有《四愁詩》之作。
一思曰：我所思兮在太山，欲往從之梁父艱，側身東望涕霑翰。美人贈我金錯刀，何以報之英瓊瑤。路遠莫致倚逍遙，何為懷憂心煩勞。
二思曰：我所思兮在桂林，欲往從之湘水深，側身南望涕霑襟。美人贈我金琅玕，何以報之雙玉盤。路遠莫致依惆悵，何為煩憂心煩傷。
三思曰：我所思兮在漢陽，欲往從之隴阪長，側身西望涕旟裳。美人贈我貂襜褕，何以報之明月珠。路遠莫致倚踟躕，何為懷憂心煩紆。
四思曰：我所思兮在雁門，欲往從之雪芬芬，側身北望涕旟巾。美人贈我錦繡段，何以報之青玉案。路遠莫致倚增嘆，何為懷憂心煩惋。
這是從騷體賦變化來的詩篇，而有歌謠色彩。全詩四章，章七句。所思東南西北四地為理想所在，美人則是理想的化身。最高理想在太山、桂林二地，它們是古代聖王封禪、巡狩的地方，屬於立德事業；其次是雁門、漢陽二地，它們是西北邊疆要地，屬於立功事業。由此可見他的理想與現實處境的矛盾是很大的，所有理想都為現實困難所阻撓而莫能如願，與美人贈答之事都是幻夢，只有愁思悵望，涕淚霑襟。張衡為人正直，博學多能，而始終為下級官吏。他雖有許多貢獻，但不能行其志，愁苦不得解決，遂有「懷土」之思，作歸居田園以善終其身的打算，因作《歸田賦》以見志：游都邑以永久，無明略以佐時。徒臨川以羨魚，俟河清乎未期。感蔡子之慷慨，從唐生以決疑。諒天道之微昧，追漁父以同嬉。超埃塵以遐逝，與世事乎長辭。於是仲春令月，時和氣清，原郁茂，百草滋榮。王雎鼓翼，倉庚哀鳴，交頸頡頏，關關嚶嚶，於焉逍遙，聊以娛情。爾乃龍吟方澤，虎嘯山丘，仰飛纖繳，俯釣長流，觸矢而斃，貪餌吞鉤。落雲間之逸禽，懸淵沈之魦鰡。於時曜靈俄景，系以望舒，極般游之至樂，雖日夕而忘劬。感老氏之遺誡，將回駕乎蓬廬。彈五弦之妙指，詠周孔之圖書。揮翰墨以奮藻，陳三皇之軌模。苟縱心於物外，安知榮辱之所如！①以老莊思想和儒家經典為精神支柱，以田園遊樂為生活旨趣，這樣張衡便拋棄了人世間的榮辱，而放蕩於複雜矛盾的世界之外。然而這只能是最後的一個幻想。在河間三年，張衡上書求退，順帝徵為尚書。他沒有歸田。永和四年（公元139年）卒，年六十四。
張衡是中國歷史上一個偉大的科學家和文學家。他的文學創作反映了他在仕途生活中遭受的曲折和坎坷，他在辭賦、詩歌和散文等方面都有優秀的業績，表現了獨創性。辭賦是漢代文學的主要形式之一，張衡所作各體，大賦、騷體賦、詠物小賦、抒情小賦，表現了不同程度的繼承和發展，後者則是他的創新和開拓，對後世有影響。詩作不多，對五言詩的成長有貢獻。散文則以上書言事的政論為主，而上書駁斥圖讖的虛妄，則比「疾虛妄」的王充還徹底些。
①《全後漢文》卷五十三。
第四節張衡在科學上的貢獻
《靈憲》。渾天說
張衡第一次任太史令共六年。在這時期內，他作了幾件重大的科學工作，發明了渾天儀，著《靈憲》和《算罔論》①。
《靈憲》是一篇傑出的天文學著作。它從理論的高度對當時的天文學知識作了精要的概括和重大的發展。
當時，我國並存著幾種宇宙結構理論，而以蓋天說和渾天說最為流行。
張衡是主張渾天說的。他的《靈憲》是渾天說的第一部傳世的代表作。這篇文章的開頭就說，「昔在先王，將步天路，..先准之於渾體」，明指天是個球體。後面又說到，這個球的直徑是232300里。從地到天則是此數的一半，且地的深度也是如此。天「通而度之，則是渾已」。但地則是一個近似的半球，其中地面的南北距離比天的直徑短1000里，而其東西則長1000里。天這個球是從東向西不停轉動的，地這個半球卻在天內靜止不動。至於伸出天外的地塊是否會阻礙天的轉動？張衡沒有說。顯然，他並不認為這是個問題。由此可見，張衡心目中的天不是一個堅不可破的硬殼。而且更進一步，張衡還認為天並不是整個物質世界的邊界。《靈憲》說：「過此而往者，未之或知也。未之或知者，宇宙之謂也。宇之表無極，宙之端無窮。」在天之外還有無限廣漠的宇宙世界，不過人們還不知道那些地方罷了。
說到天地，人們自然會問，它們是怎麼來的呢？對此，中國古代先哲們有一個很好的非神創論思想傳統，認為是有規律地演化而成的。老子《道德經》中就說到：「道生一，一生二，二生三，三生萬物。」所謂道，是一種說不出形象和色彩，不在當時人日常經驗之內的物質；所謂一，就是氣；二，乃是陰和陽；三，則是陰、陽、天。三者結合，生出地面萬物。《易·繫辭》則認為：「易有太極，是生兩儀。元氣已分，天地設位，清浮升乎上，沉濁居於下。」到了西漢時代，《淮南子·天文訓》發展了兩家學說，提出「道始於虛霩，虛霩生宇宙。宇宙生氣。氣有涯垠，清揚者薄靡而為天，重濁者凝滯而為地。」
在《靈憲》中，宇宙演化的思想又有了新的發展。張衡把天地的形成劃分成三個階段。第一個階段稱為「溟涬」。在這階段里，整個原始宇宙是「幽清玄靜，寂漠冥默，不可為象。厥中惟靈①，厥外惟無。」所謂「靈」，是一種陰性的精氣，看不出任何形象，也沒有明顯的運動，因此，整個宇宙空間中一片寂靜。經過很長很長的時間，從靈中逐漸生成各種不同的氣。這些氣互相混合在一起，「並氣同色，混沌不分」。這混沌漫的元氣，自然還沒有固定的形狀，而且也分辨不出它們的運動速度。這個混沌的階段稱之為「龐鴻」，也是一個很長很長的時期。然後來到第三個階段，稱為「太元」。這時，那片混沌同色的元氣發生了分離。清氣向外，形成了圓球形而不停運轉的天；濁氣向內，積澱凝結成為一個上面平而靜止的半球形大地。此後，由①張衡的這些著作，原書已佚。《續漢書·律曆志》，又《天文志》，劉昭各注，《太平御覽》、《開元占經》等有其佚文。今據洪頤煊《經典集林》輯本《靈憲》和《渾天儀》。①「靈」字在中華書局校點本《後漢書·天文志》中作「虛」，但其校勘記中指出，汲本、殿本作「靈」，今查《開元占經》引《靈憲》也作「靈」。故從「靈」字。
於天和地的互相結合與作用，產生了天上的日月星辰和地上的萬事萬物。由上可知，張衡不但繼承了先輩學者的優良傳統，認為天地的形成是物質自身變化發展的自然結果，而且更加強化了這一傳統的唯物主義傾向，即，他更明確地表明了，在演化的各個階段中都是物質——氣，而且只有氣在起著作用。此外，他把渾天說引進了天地形成的思想，這也比古代演化學說中所依據的天上地下的質樸概念或蓋天說思想要來得進步。
日、月、五星天空中最亮的天體是日和月。月有圓缺，而日則始終是圓的。古人在長期觀察月亮的運動變化中已經認識到，太陽是自己發光的，而月亮本身則不發光，只是靠反射太陽光才發亮。公元前一世紀成書的《周髀算經》中說：「日兆月，月光乃生，故成明月。」西漢晚期的京房也說：「先師以為日似彈丸，月似鏡體；或以為月亦似彈丸。日照處則明，不照處則暗。」①對於這個問題，張衡也提出了進一步的看法：「日譬猶火，月譬猶水，火則外光，水則含景。故月，光生於日之所照，魄生於日之所蔽，當日則光盈，就日則光盡也。」在這裡，明確指出了朔望現象取決於月亮和太陽之間的相對位置。所謂「當日」是指月亮行到了太陽的正對面（相對於地來說）。那麼，這樣說來，月在望時應該總是很明亮渾圓的了，為什麼有時又有月食的現象發生呢？對此，《靈憲》解釋說：「當日之沖，光常不合者，蔽於地也。是謂虛。..月過則食。」所謂「月過則食」的虛，用今天的概念來說，那是太陽照射地球時在地球背後投射出的影子。但是，張衡的地是個相當於半個天球那麼大的東西，因此，這個虛與現今的地影概念很不相同。可是究竟張衡是怎麼想像的，我們現在還難解釋。唯一肯定的是，張衡知道月食的原因是地遮蔽了日光。不過僅僅這一點也已經是一個重要的發現了。
除了日月外，還有五顆肉眼可見的行星在星空背景上運動，運動方向大多時候與日、月一樣，是由西向東。因此，這樣的運動稱為順行，古代又稱右旋。五大行星和我們所在的地球實際上是在各自的軌道平面上繞著太陽作橢圓軌道運動。這些運動都不是勻速的。它們的平均速度也各不相同，離太陽越遠的天體，其平均速度越小。由於行星和地球有上述這些運動，因此，在地球上的觀測者就會看到，行星有時會出現由東向西的運動，這種運動稱為逆行。在順行和逆行變更之際，行星就好象停留在天空中不動一樣，這種狀態稱之為留。這些天文現象，以及行星運動速度變化的規律，都是在16世紀波蘭天文學家哥白尼提出了太陽中心說，又經17世紀德國天文學家克卜勒發現了行星運動三定律以後，才得到科學解釋的。比哥白尼早了14個世紀的張衡完全不可能達到他們那樣的程度。但是，他根據他那個時代所積累的天文觀測和日常經驗，加上他自己的天才，對行星運動的規律作出了自己的猜測。
張衡在《靈憲》中說：「文曜麗乎天，其動者七，日、月、五星是也。
周旋右回，天道者，貴順也。近天則遲，遠天則速。行則屈，屈則留回，留回則逆，逆則遲，迫於天也。」他認為，行星的右旋是一種自然規律——天道。他又因為天本身是從東向西運動的，所以又提出，越靠近天，行星的運①《開元占經》卷一。
動所受到天的影響也就越大（「迫於天」），這就可以解釋行星速度為什麼會放慢下來，甚至可以完全停止，乃至倒退（逆行）。這種天的影響力使行星速度發生變化的想法，是對控制天體運動的力的一種思辨性解釋。張衡的解釋是早期中國天文學史上探求天體運動變化的物理機制的最後一個企圖。這種企圖由於整個科學發展狀況的條件限制，在古代中國就沒有可能得到發展和解決。正因為如此，張衡的解釋努力應得到後人的欽佩，而不因其牽強不科學而忽視。
五星中火、木、土三行星離太陽比離地要遠。金、水二星則離太陽比離地要近。前三者稱為外行星，後二者稱內行星。張衡當時還不能測定行星與太陽的距離，他當然無法說出何為內行星，何為外行星（這問題也是哥白尼開始才解決的）。但是他已經知道三外行星速度比太陽（實即地球）慢，而二內行星則比太陽快。他還觀測到「行遲者覿於東」，即三行星都是先在早晨從東方地平線上出現。以後太陽離它越來越遠，過相當時間後太陽反從西面趕上外行星，終於使它在黃昏時被淹沒在太陽光中。直到太陽趕過它相當遠後，它又在早晨出現在東方地平線上。而內行星則不同，它不但會在早晨出現於東方地平線上，也會在黃昏出現在西方地平線上，以後仍然在黃昏消失於太陽光中。因此張衡稱之為「行速者覿於西」。於是他借用陰陽觀念說道：「覿於東屬陽」，「覿於西屬陰」。並且用「日與月此配合也」，把五星分成二類：「攝提（木星）、熒惑（火星）、地候（土星）見晨，附於日也。太白（金星）、辰星（水星）見昏，附於月也。二陰三陽，參天兩地，故男女取焉。」雖然沒有內、外行星的概念，但兩者是區分得清清楚楚的。而且其中終究運用了某種距離的概念，這是在中國古代天文學中極為少見的。循此以往，未必不能發展出正確的概念來。很可惜的是，以後再沒有人往這個方向去努力。
關於恆星關於恆星，張衡認為是：「地有山嶽，以宣其氣，精種為星。星也者，體生於地，精成於天。」這個見解當然是錯誤的，它是當時已流行了數百年的天地對應思想的反映。《靈憲》中就說到：「在天成象，在地成形。天有九位，地有九域；天有三辰，地有三形；有象可效，有形可度。情性萬殊，旁通感薄。自然相生，莫之能紀。」這種尺地之間的對應，純粹是附會的，是毫無道理的。例如，天的九位（九天）和地的九域（九州）全都是人為的劃分。這種對應純屬數字偶合。不過，話得說回來，《靈憲》所說的星「體生於地，精成於天」的話卻也不是全無原由的。《靈憲》又說到「夫三光同形，有似珠玉，神守精存，麗其職而宣其明；及其衰，神歇精，於是乎有隕星。然則奔星之所墜，至地則石矣。」因為天上墜落的星星（隕星）掉到地上的都見到是石頭（隕石），所以使古人起了錯覺，認為星星原是地上之物。那麼，為什麼會升到天上的呢？這就自然會解釋成是地上山嶽（山多石頭）的精氣上升就成為星，而星星隕落也自然是「神歇精」的結果了。因此，不管這種解釋是多麼的荒謬，但卻反映了古人對隕石的觀察。要知道在歐洲，一直到十七世紀，還不認為隕石是從地球以外的空間掉入地面的。關於恆星，《靈憲》還說到它們的命名計數：「眾星列布，其以神著，有五列焉，是為三十五名。一居中央，謂之北斗。..四布四方，為二十八宿。..中外之官，常明者百有二十四，可名者三百二十，為星二千五百，而海人之占未存焉。征星之數，蓋萬一千五百二十。」這裡給出的星官命名數和星數都大大超過了《漢書·天文志》的記載。這篇寫作時代離張衡不遠的志文中也有個數字：「凡天文在圖籍昭昭可知者，經星常宿中外官凡百一十八名，積數七百八十三星。」可見，張衡在當太史令的期間是親自做過恆星的觀測、命名、綜合（其他前人所定的星官）和計數工作的。張衡所定的星官體系甚至比後來三國時陳卓綜合石氏、甘氏和巫咸三家星官而成的星官體系還要龐大。後者只有星官283官，星數1464星。可惜的是《靈憲》中沒有記錄下張衡星官的詳情，其他可能記下詳情的張衡著作也未有留存。不過近年有人在南宋鄭樵編的《通志·天文略》中找到了一些張衡關於某些星官的描述及其星占文字的殘篇。只是鄭樵是按《步天歌》星官系統——陳卓系統的重新組合——來寫的，所以，只有與上述283官相合的張衡星官才會被引入《通志》。至於這個體系之外的張衡星官那就只有寄希望於未來的考古發現了。此外，張衡所說的征星之數，則並不是實際觀測的結果（在整個星空中，人眼所能看到的恆星，總數不過6千多顆，其中還包括了南極附近中國古代所一直看不見的天區中的恆星），而是從《易·繫辭》中說的「萬物之數」來的。這是天地對應思想的又一個反映。
渾天儀張衡所作的渾天儀是一種演示渾天說的儀器，故有此名。
《晉書·天文志》中記載了一段葛洪論天的話，其中說到：「張平子既作銅渾天儀，於密室中以漏水轉之。令伺之者閉戶而唱之。其伺之者以告靈台之觀天者曰：『璇璣所加，某星始見，某星已中，某星今沒』，皆如合符也。」既然是在密室中用的，當然不可能是觀測天體的儀器，而只能是一種演示儀器。這件儀器的細節在《晉書·天文志》的「儀象」中有更具體的記載：「張衡又制渾象，具內外規、南北極、黃赤道，列二十四氣、二十八宿中外星官及日月五緯，以漏水轉之於殿上室內，星中出沒與天相應。因其關戾，又轉瑞輪蓂莢於階下，隨月盈虛，依歷開落。」這裡又稱張衡的渾天儀為渾象。事實上在早期，渾天儀、渾儀和渾象這些名稱是混用的，即，凡是表現渾天說的儀器都可以稱之為渾天儀或渾儀；而不象隋唐以後，名稱逐漸規範，專以觀測儀器稱儀，而以表演儀器稱象。
從《晉書》的上述記載可知，張衡的渾天儀，主體是一個大圓球。與現今的天球儀相仿。球上畫了張衡所定的星座和星星，也畫了赤道、黃道。黃道上則繪出二十四節氣。在大球相當於南、北極的地方，伸出一根轉動軸。這根軸架在一個圓環形支架上。圓環循所在地的子午面方向直立著。轉動軸北高南低，與地平面所夾的角度正好是所在地的地理緯度。如果在子午圓環正中間設一個水平放置的大圓環，代表所在地的地平面，那麼，轉動大球，就可以表演星星的東升西落。球上有一部分星星永遠在地平線以上不會下落，其極限是一個以北極為圓心、當地緯度為半徑的小圓，稱之為內規。反之，以南極為圓心、當地緯度為半經的小圓，則為球上永不升到地面以上的部分的極限，這圓就稱為外規。這個大球，有一個齒輪系連接著。用漏刻流①近年有人對張衡發明渾天儀有異說。參看陳久金：《渾天儀的發展歷史新探》，《科技史文集》第一輯，上海科學技術出版社1978年版。
出的水推動這個齒輪系，就可帶動大球自東向西轉動，只要齒輪系轉動速度調節適當，就可使球上天體的東升西落和中天現象與室外的實際天象一致。按《晉書》的記載，張衡的大球上還有日、月、五星。這些天體除了隨著天球東升西落外，還有各自的軌道運動。這些軌道運動和天球的東升西落方向都不一致，因此，要象表演恆星的東升西落那樣來表演日、月、五星在星空背景上的運動，是一個非常複雜的機械工程問題。現代研究家都認為，張衡的時代還不能解決這樣複雜的問題。人們認為，張衡渾天儀上的日、月、五星實際上是一種可以用手搬動的附加物，它們能隨天球東升西落，但是是由儀器操持者隨時按照它們在星空背景上的移動來搬動它們在渾天儀大球上的位置。
雖然張衡的儀器尚不能完全自動地表演日、月、五星的運動，但是，用一個機械系統來取得與天球旋轉相同步的機械運動，這本身就是一項偉大的發明。它在當時世界上是絕無僅有的。從張衡開始，我國誕生了一個製造水運儀象的傳統。由於直到二十世紀下半葉原子鐘發明和採用之前，時間的計量都是以地球的自轉，也即天球的轉動為基礎的，因此，張衡的發明實際上就成為後世機械鐘錶的原始鼻祖。
有意思的是，張衡渾天儀中還有一個叫做「瑞輪蓂莢」的附件。所謂蓂莢，是一種神草，傳說長在堯的居室階下。隨著月亮的出現，一天長出一個莢，最多十五個莢。過了月圓之後，又一天掉一個莢。這樣，蓂莢就可以指示出月相和一個太陰月中的日期。這個傳說實際是反映了堯時天文曆法的進步。張衡卻根據這種傳說製造了一種機械裝置，所謂「隨月盈虛，依歷開落」，其作用就相當於現今鐘錶中的日曆顯示。
既然渾天儀能和天球的轉動相合得絲絲入扣，「皆如合符也」，可見它的穩定性相當高。因為渾天儀是用刻漏流出的水推動的，所以可知張衡的刻漏技術也很高明。
刻漏刻漏是我國古代最重要的守時和計時儀器。從目前出土的三件漢代刻漏來看，它們都是所謂「沉箭式單漏」，都鑄造於西漢時代。這種刻漏僅只有一個盛水的容器。器底部伸出一根小管，向外滴水。隨著容器內水的流失，水面降低，由浮在水面的箭舟所託著的刻箭也隨之下降，由此可讀出時刻。沉箭式單漏的計時準確性主要決定於漏水流出的速度是否均勻。而水流出速度又與小管處的水壓成正比，即，隨著水的流失，刻漏容器內的水面下降，水的流出速度也會變慢。用這樣的刻漏來推動渾天儀，渾天儀的轉動就會越來越慢，因而也就不可能較長久地保持渾天儀與天球的同步關係。
為了提高刻漏的準確性，古人想了許多辦法。首先是把沉箭式改為浮箭式，即把刻漏滴出的水流到另一個柱形容器內，把箭舟和刻箭也放在這聚水器內，以刻箭的上升來反映時刻的推移。第二步是在刻漏之上再加一具刻漏，使下面的刻漏中不斷有水來補充所滴出的水，這樣就可使下刻漏水面的下降大大推遲，從而提高下刻漏出水速度的穩定性。這樣的刻漏稱為二級刻漏。如果在上刻漏之上再加一具刻漏，那麼上刻漏的出水速度也就比較穩定，因而下刻漏的出水速度就更加穩定。這就成了三級刻漏。當然，還可以組成四級或四級以上的刻漏，這是後話。關鍵是從單漏到二級刻漏這一步。但這一步的發明，在文獻和考古發掘中都沒有發現什麼資料和證據。
不過，在一篇題為《漏水轉渾天儀制》的文章中描述了張衡所用的刻漏是一組三級的刻漏。這篇文章已佚，只在唐代的《初學記》卷二十五中留有三段殘文。《初學記》所引殘文題名前還有「張衡」二字。因此，很可能，殘文是張衡的原作。這三段文字如下：「以銅為器，再疊差置，實以清水，下各開孔。以玉虬吐漏水入兩壺，右為夜，左為晝。」「（蓋上又）鑄金銅仙人，居左壺；為金胥徒，居右壺。」「（皆）以左手把箭，右手指刻，以別天時早晚。」①所謂「疊置」就是指二具刻漏上下放置，「再疊」，則當然是又加上第三具刻漏了。至於下面的聚水器（壺）分左、右兩把，那是因為古代的時刻制度夜間的和白天的有所不同，因而刻箭上的刻度也有不同。所以張衡乾脆就用兩把聚水器。從張衡之前沒有多級刻漏的記載這個事實，我們也許可以推斷，正是張衡作出了從沉箭漏到浮箭漏，又從單漏到多級漏這樣兩步卓越發明的，而且是從單漏直接跨上了三級漏的。無論如何，張衡對我國古代刻漏技術的發展是有其貢獻的。
《算罔論》《算罔論》一書久已佚失。唐代李賢在注《後漢書》時就指出：「衡《集》無《算罔論》。蓋網絡天地而算之，因名焉。」因為看不到《算罔論》，他就懷疑它根本不是一部書，而是《靈憲》一書的補充名詞，即，應作《靈憲算罔論》。可是《後漢書·張衡傳》文末再次述其著作名時仍只稱《靈憲》，且後世引張衡著述的也無《靈憲算罔論》之稱，李賢所說是沒有根據的。《算罔論》應是單獨的一本書。查《九章算術·少廣章》劉徽注開立圓術時引有「張衡算」若干言，這當是《算罔論》的遺文。從這些遺文得知，張衡第一個否定了對圓周率的古代粗疏認識，提出了π=10的新值①。這個數值雖然仍很粗略，但卻是進步的開始。由此才有劉徽的推進，並最後導致祖沖之的傑出發明。
修改曆法的活動安帝建光元年（公元121年），張衡去史職，改任公車司馬令。這是個掌管宮闕南門，品級和太史令相同的官職，雖然他離開了太史令職位，但仍關心天文曆法工作。延光二年（公元123年），東漢朝廷內部發生了一場是否繼續頒行《（後漢）四分曆》的大討論。張衡曾積極參加了這場討論。《（後漢）四分曆》是為了糾正以前行用的《太初曆》的疏誤，從光武帝建武八年（公元32年）起醞釀，到章帝元和二年（公元85年）經過科學而慎重的大討論之後才得頒行的。《（後漢）四分曆》在天文數據和計算方法等方面都有許多改進。延光二年的討論之所以發生，是由於有人提出，根據圖讖，當改用甲寅元《（後漢）四分曆》是用文帝後元三年為元，歲在庚辰）；又有人提出，章帝改歷以後「災異卒甚，未有善應」，而漢武帝用《太初曆》後，「享國久長」，故應復用《太初曆》。這兩種觀點提出以後，張①後兩段在《文選·陸公佐新刻漏銘》李善注中引為一段，括弧中字即據李善注所引增補。①詳見李儼：《中國數學大綱》上冊。
衡和另一位學者周興一起，立即和他們展開了辯論。數次辯論，對方或者無可回答，或者回答失誤。史書沒有留下這些一定是很精彩的辯論記錄，但可以推測，張衡他們是用天文學的科學論據和對方的迷信觀念作的辯駁，因為張衡、周興二人在駁倒上述二種改歷要求之後，又根據多少年的天文觀測記錄，提出應該行用一種比《（後漢）四分曆》更準確的曆法：《九道法》。張衡、周興的提議觸發了一場大規模的討論，進入討論的公卿有一百多人。很可惜，張衡等人的建議沒有被採納，不過要求改用甲寅元或《太初曆》的提議也徹底被否決了。《九道法》現已無傳，只知它是在西漢時代出於民間的一種曆法，西漢末年劉歆曾對它作過改進和推廣。這種曆法最主要的是其中提出了定朔的概念。而在官方的曆法中，直到東漢末年劉洪的《乾象曆》中才有定朔概念。定朔概念的產生是中國曆法史上的一大進步。由此可見，張衡的科學見解是非常高明的。
候風地動儀的創造經過公車司馬令五年的轉折，從順帝永建元年（公元126年）起，張衡又回任太史令。這次任職直到陽嘉二年（公元133年）才得升遷。在這長達七年之久的時間內，他作出了一件震爍古今的偉大發明——候風地動儀。這是世界上最早的地震儀。這件儀器鑄成於陽嘉元年（公元132年）。《後漢書·張衡傳》中留下了一段有關候風地動儀的簡要記載。依據這段珍貴的文字，今人王振鐸復原了這件馳名中外的古地震儀①。
多種巧藝的製作張衡還作了另外一些機巧的器械。但其製作年代不明，且其製作詳情也都已失傳。不過，從傳下來的一些簡單描述中也可推知，其機構一定是很巧妙的。
張衡製造過一種能飛的木鳥，類似今天的模型飛機。《廣博物志》引《文士傳》云：「張衡嘗作木鳥，假以羽翮，腹中施機，能飛數里。」飛數里之說或許是誇張。不過即使只有數丈，那也是一個傑出的成就了，因為那是世界上第一個機械飛行器②。
張衡製造過指南車。《宋書·禮志》云：「指南車，其始周公所作，..至於秦漢，其制無聞。後漢張衡始復創造。漢末喪亂，其器不存。」因而後來曹魏時馬鈞又一次作了再創造。
張衡還作過一種有三個輪子的器械，《傅子》云：「張衡能令三輪獨轉。」張衡在所作《應間》中也說：「參輪可使自轉。」不需外力而純粹的自轉是不可能的，這是件什麼東西還難斷定。今人孫文青《張衡年譜》引宋王應麟的話，認為是記里鼓車。記里鼓車的特點是能反映車所行經的里程，與「獨轉」、「自轉」所強調的似乎是兩回事。或許，這更象是一架風車，或水磨，因為它們是藉助於自然的風力或水力驅動的，故仍可稱之為「自轉」。
①王振鐸的詳細復原報告發表在《文物》1963年2、4、5期上，本書《科技志》中據此詳細介紹了候風地動儀的內部結構。
②有記載說古代墨子造過一隻木鳶，能「飛三日不下」。這只能是一種風箏類的東西，而不是飛行器。無論如何，張衡被後人譽之為「製作侔造化」（崔瑗《河間相張平子碑》），「善機巧」（《後漢書·張衡傳》），「性精微，有功巧藝」（《北堂書鈔》卷五十五引《文士傳》），是完全當之無愧的。
張衡也研究過地理學，根據他研究和考察的心得，畫過一幅地形圖。唐張彥遠《歷代名畫記》卷三云：「衡嘗作地形圖，至唐猶存。」