翻开我们五千年的地震历史,站在C位的那个人,叫“张衡” 。他与他发明的“地动仪”,似乎是许多孩子对于地震知识的启蒙 。

可是疑问也随之而来:既然“地动仪”对于监测地震非常灵敏,为何如今没有被普及?反倒是这段关于地动仪的内容,被悄然从教科书中删除了 。这不禁引起了我们的疑问:地动仪,真的能准确预测地震吗?
张衡与地动仪:
教科书中的地动仪装置,外表像个酒坛 。那酒坛上附有八条龙,每条龙嘴里含着一颗珠子 。当某个方位将有地震时,其对应方位的龙嘴会自动打开,龙口中含着的珠子就会掉落至下方的蛤蟆口中 。古人使用公元132年由东汉著名天文学家张衡发明的这套装置 , 来判断某方位将有地震发生 。
在历史上,记载了地动仪曾成功预测到一次地震 。那天,一条龙嘴中的机关被触发了 。但大家都没有感觉到地面有震动,大家觉得张衡骗了他们 。但几天后突然使者送信来,说距离洛阳一千多里的金城、陇西一带发生了大地震,方位与被触发机关的龙嘴一致 。自此以后,张衡被奉为中国古代地震第一人 。
为何地动仪被从教科书中移除了?在2010年以前的人教版教材中,曾经介绍了张衡和他的地动仪 。课文中是这样写的:科学家张衡制造了一种仪器,能测定地震方向,叫做地动仪 。这是世界公认的最早的地震仪器 。
可是在2016年的部编本教材和2017年的统编本教材中,关于张衡和地动仪的这段介绍却被悄然移除了 。难道地动仪是“不灵”了吗?
《后汉书张衡传》:“阳嘉元年 , 复造候风地动仪 。以精铜铸成,员径八尺,合盖隆起 , 形似酒尊,饰以篆文山龟鸟兽之形 。中有都柱,傍行八道,施关发机,外有八龙,首衔钢丸,下有蟾蜍,张口承之 。其牙机巧制,皆隐在尊中 , 覆盖周密无际 。如有地动,尊则振龙,机发吐丸 , 而蟾蜍衔之 。振声激杨,伺者因此觉知 。虽一龙发机 , 而七首不动,寻其方面 , 乃知震之所在 。验之以事,合契若神 。自书典所记 , 未之有也 。尝一龙机发而地不觉动,京师学者咸怪其无征 。后数日驿至,果地震陇西,于是皆服其妙 。自此以后 , 乃令史官记地动所从方起 。”
因为年代实在太过久远,张衡发明的地动仪一号机早已失传 , 他也没有留下图样或者详细描述 。之前我们在教科书中看到的地动仪,是1951年由一个叫王振铎的人 , 根据这196个字,结合自己的想象复原而成的 。随后这台地震仪的照片与介绍文字,被选入教科书上 。但后来这台地动仪在学界的争议很大 , 因为它经过实际测试,仿佛无法使用 。最终判定 , 这台于1951年由王振铎复原的地动仪模型,由于复原原理有误,所以从教科书中移除了 。但我们认为虽然王振铎复原的地动仪无法“正常工作”,却不代表1800多年前的那台也“无法工作” 。

此后,科学家与史学家合作,寻找问题的关键点 。史书上那段关于地动仪的记载中,有一段写的十分暧昧:
中有都柱,傍行八道 , ,施关发机,外有八龙,首衔钢丸 , 下有蟾蜍,张口承之 。
虽然史料中对于地动仪的外观描述极为详尽 , 但开头那句“中有都柱”,是什么意思?这个“都柱”部分 , 显然就是地动仪最核心的技术,也就是它的心脏 。那么这颗“心脏” , 是什么样的设计原理?用了什么材料?对此,我们一无所知 。
其实 , 从1875年到现在的100多年间,有无数的科学家在这个领域进行探索 。曾经有13种概念性的地动仪复原模型,包括王振铎的作品在内,都无法“正常工作” 。大量的实验失败后 , 有些人已经不相信有地动仪的存在 。
但好在随着时间的流逝,我们的认知与科技也在不断进步 。近年来,中国地震台网中心研究员冯锐及其团队发现了《后汉书·张衡传》撰写之前,有7份对地动仪有记载的古版刻本,说明史料记载不是孤证 。他们坚信张衡地动仪肯定存在,而且是会工作的 。于是,重新复制地动仪的工作 , 被再次提上日程 。
2002年,由冯锐任课题组组长,组员有国家博物馆、河南省博物院、北京机械工业自动化所、清华大学美术学院等单位的专家们 。经过专家们6年的通力合作,终于在2008年复原出一台能够正常工作的地动仪 。这台1/6原大模型,如今被放置于国家地震局大厅之中 。
那么,王振铎和冯锐的复原模型,有何区别呢?
王振铎模型:即“都柱”是一个类似倒置酒瓶状的圆柱体 , 控制龙口的机关在“都柱”周围 。这一种模型已被基本否定 。
冯锐模型:即“都柱”是悬垂摆(见袁宏《后汉纪》),摆下方有一个小球,球位于“米”字形滑道交汇处(即《后汉书·张衡传》中所说的“关”),地震时,“都柱”拨动小球,小球击发控制龙口的机关,使龙口张开 。另外 , 冯锐模型还把蟾蜍由面向樽体改为背向樽体并充当仪器的脚 。该模型经模拟测试,结果与历史记载吻合 。
【地动仪真的有用吗?为何地动仪从教科书中移除了?】
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