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张衡
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張衡主張[[渾天說]]，認為天是球狀的，像個雞蛋，天相當於蛋殼，大地像蛋黃，天把大地包在當中，大地是平面的，周圍是水，大地浮在水上<ref name="藪內清" />{{rp|53-54}}。他改進西漢[[耿壽昌]]的設計，製造了[[渾天儀]]<ref name="黃一農">{{cite journal|author=[[黃一農]] |title=〈 張衡特殊貢獻獎〉 |journal=《科學人》 |year=2002 |volume=3 |page=31 |language=zh-hant |url=http://hss.nthu.edu.tw/~ylh/uploadfiles/paper178_0.pdf |format=PDF |deadurl=yes |archiveurl=https://web.archive.org/web/20140826113452/http://hss.nthu.edu.tw/~ylh/uploadfiles/paper178_0.pdf |archivedate=2014-08-26 }}</ref>，並著有《渾天儀》一卷加以解說<ref name="藪內清" />{{rp|52}}。渾天儀一具安裝在室內，一具安裝在觀測台「靈台」之上<ref name="李約瑟3">{{cite book |author=[[李約瑟]]（Joseph Needham）|others=鮑國寶 等 譯 |title=《中國科學技術史．第4卷第2分冊．機械工程》|publisher=科學出版社|location=北京 |year=1999 |isbn=7030075269 |language=zh-hans}}</ref>{{rp|542}}。渾天儀以銅鑄造，是空心球體，直徑約五尺，上畫[[二十八宿]]、中外星官及[[黃道]]、[[赤道]]；天球半露在地平圈上，半隱在地平圈下，天軸則支架在子午圈上，天球可繞天軸自行轉動<ref name="杜石然" />{{rp|179}}，與實際[[天球]]運動相一致，可預報天體運動情況<ref name="藪內清"/>{{rp|55}}；其外安裝了地平環、赤道環和子午環，內部設置四遊環。有學者認為，張衡的渾天儀上面裝置了可以眺望天體位置的望筒，兼具演示和觀測效用<ref name="橋本">{{cite book |author=橋本敬造 |others=王仲濤 譯|title=《中國占星術的世界》|publisher=商務印書館|location=北京|year=2012|isbn= 9787100087810 |language=zh-hans}}</ref>{{rp|27}}；也有學者認為，此渾天儀沒有望筒，只有演示作用，性質上是[[天球儀]]<ref name="藪1">{{cite book |author=藪內清 |others=杜石然 譯 |editor=劉俊文|title=《日本學者研究中國史論著選譯》第十卷| pages=1-36|chapter=〈漢代觀測技術和《石氏星經》的年代〉|publisher=中華書局|location=北京|year=1992|isbn= 7101009999|language=zh-hant}}</ref>{{rp|29}}。渾天儀每日均勻地繞中軸旋轉一周，以滴水為原動力<ref name="杜石然" />{{rp|179}}，與[[漏刻]]相連，水不斷定量而緩緩地流入刻漏的水斗中。水斗原是靜止不動的，當注水達到某個份量時，其重量就勝過渾天儀和齒輪的阻力，凸耳使齒輪轉動一齒，然後抵住下一齒而再次靜止下來，通過[[齒輪]]傳動而使渾天儀緩慢地旋轉<ref name="李約瑟3"/>{{rp|546、550、582}}。張衡所造渾天儀是個原型、早期的時鐘，在[[五胡亂華]]中毀壞；在西方，類似能自動旋轉的[[渾象]]在16世紀出現<ref name="李約瑟3"/>{{rp|95、538-539、546}}。
張衡在東方最早正確說明[[月蝕]]，指出月蝕是由於地球的影子「闇虛」遮掩了月亮而引起的，並測得日、月的[[視直徑]] 約為<math>\frac{365.25} {730}</math>度， 約等於0.5度，與現今測值相近<ref name="杜石然"/>{{rp|180}}。張衡繪製了[[星圖]]，記錄[[星官]]124個，星星有2500顆，其中320顆有名字<ref name="李約瑟2">{{cite book |author=李約瑟（Joseph Needham）|others=翻譯小組譯|title=《中國科學技術史．第四卷．天學》|publisher=中華書局香港分局|location=香港|year=1978|language=zh-hans}}</ref>{{rp|217}}，指出曆法制定必須根據實測結果，曾在123年參與曆法辯論，反對依據圖讖而制定的「甲寅曆」<ref>{{cite book |editor1=彭林|editor2=黄朴民|title=《中國思想史參考資料集：先秦至魏晉南北朝卷》|url=http://books.google.com.hk/books?id=SzSdKV4HmoYC&pg=PA223&dq=%E5%BC%B5%E8%A1%A1+%E6%9B%86%E6%B3%95&hl=zh-TW&sa=X&ei=4kgYVKDAFYaj8AWR4IHAAQ&ved=0CEAQ6AEwBg#v=onepage&q=%E5%BC%B5%E8%A1%A1%20%E6%9B%86%E6%B3%95&f=false |publisher=淸華大學出版社|location=北京|year=2005|language=zh-hans}}</ref>{{rp|223}}，根據月亮運行有遲疾的規律，以「九道法」為基礎提出新曆，但沒有被朝廷採納<ref name="藪2">{{cite book |author=藪內清|others=杜石然譯|editor=劉俊文|title=《日本學者研究中國史論著選譯》第十卷| pages=37-61|chapter=〈漢代改曆及其思想背景〉|publisher=中華書局|location=北京|year=1992|isbn=7101009999|language=zh-hant}}</ref>{{rp|51}}。他提出五星視運動的理論，認為就同一行星而言，其運行軌道與地面時而接近，時而遠離，「近天則遲，遠天則速」，解釋五星運行的或快或慢<ref name="杜石然"/>{{rp|180}}；運動緩慢的[[外行星]]火星、木星、土星，張衡歸類為陽，運動較快的[[內行星]]水星和金星，歸類為陰<ref name="橋本"/>{{rp|39}}。張衡沒有認識到[[北極]]高度會隨地點而變化，定出[[北極]]高度是36度<ref>{{cite book|author=孫小淳|title=《圖說中國古代科技成就》|pages=50-52|chapter=〈赤道式儀器〉|url=http://159.226.79.108/handle/311051/5454?mode=full&submit_simple=Show+full+item+record|publisher=浙江教育出版社|location=杭州|year=2000|isbn=7533837827|language=zh-hans|deadurl=yes|archiveurl=https://web.archive.org/web/20141023083350/http://159.226.79.108/handle/311051/5454?mode=full&submit_simple=Show+full+item+record|archivedate=2014-10-23}}</ref>{{rp|50}}，他也沒有認識[[歲差]]，因冬[[至點]]難以觀測，只從西漢末年所測的舊數值換算，定出冬至點以[[黃道]]度量為入[[斗宿]]20度，較當時實際情況偏東超過3度；他並根據觀測，定出[[冬至]]黃道最遠時去極115度，[[夏至]]黃道去極67度，因受儀器所限，數據稍欠精確<ref>{{cite journal|author=孫小淳|title=〈關於漢代的黃道坐標測量及其天文學意義〉|url=http://www1.ihns.ac.cn/members/xiaochun/pdf.data/a-11.pdf|journal=《自然科學史研究》|year=2000|volume=19.2|pages=143-154|accessdate=2014-09-16|language=zh-hans}}</ref>{{rp|145-146、149、147}}。
==宇宙論==
張衡雖然反對圖讖，但他的宇宙論卻受當時流行的[[讖緯]]影響<ref>{{cite book |author=呂宗力|title=《漢代的謠言》|publisher=浙江大學出版社|location=杭州|year=2011|isbn=9787308091299|language=zh-hans}}</ref>{{rp|256}}。他撰有天文學著作《[[靈憲]]》，敘述宇宙生成論，觀點接近西漢《[[淮南子]]·天文訓》。他提出宇宙形成的三個階段，首先是「溟滓」，是[[气 (中国)|氣]]的原始狀態，什麼都沒有，是「無」的階段，道的根本；第二是「龐鴻」，是元氣開始發動、連結在一起、混沌不分的狀態；第三是「太元」，元氣分化，有剛柔清濁之分，天地各自形成，陰陽四時變化而生萬物<ref name="雷立帕">{{cite book |author=[[雷立柏]]（Leopold Leeb）|title=《張衡，科學與宗教》|publisher=社會科學文獻出版社|location=北京|year=2000|isbn= 780149413X |language=zh-hans}}</ref>{{rp|16}}<ref name="馮友蘭">{{cite book |author=[[馮友蘭]]|title=《中國哲學史新編》第三冊|publisher=人民出版社|location=北京|year=1985|isbn= 7010009910 |language=zh-hans}}</ref>{{rp|296}}。天圓地平，天是一個中空的球體，地是半球體，上平下圓，處於天體下半部<ref name="雷立帕"/>{{rp|17}}。八極約長二億三萬二千三百里，南北少一千里，東西多一千里，天地距離和地的厚度，都等於八極的一半<ref name="馮友蘭"/>{{rp|296}}。他指出宇宙是無窮無極的<ref name="雷立帕"/>{{rp|16}}，肯定時間與空間的無限性，提出以「[[气 (中国)|氣]]」為基本的自然觀，人是元氣的聚合，如水之凝結為冰，人死是元氣消散，如冰塊融化為水，復歸於元氣，與自然成為一體<ref name="馮友蘭"/>{{rp|297、293、299}}。
==地理學==