摘要

張衡地動儀是人類歷史上的第一臺驗震器，在1700多年前神秘消失，它的外觀和原理長期成為人們心中的謎團。有網(wǎng)友指出，歷史教科書中人所熟知的那個國寶級的張衡地動儀不是原作，而是上世紀50年代才造出來的?？破兆骷曳街圩影l(fā)文，對張衡地動儀是否管用提出質(zhì)疑。

張衡原理-簡介

張衡地動儀

中國地震學家和考古學家宣布，失傳千年的東漢張衡地動儀的復原工作取得了重大進展，實現(xiàn)了地動儀的科學復原，新的復原模型已具備驗震功能。

張衡地動儀是人類歷史上的第一臺驗震器，在1700多年前神秘消失，它的外觀和原理長期成為人們心中的謎團。有幸的是，《后漢書·張衡傳》對地動儀做了記載，不過總共只有196個字，“……以精銅鑄成，圓徑八尺，合蓋隆起，形似酒樽，飾以篆文山龜鳥獸之形。中有都柱，傍行八道，施關(guān)發(fā)機。外有八龍，首銜銅丸，下有蟾蜍，張口承之。其牙機巧制，皆隱在尊中……”，根據(jù)這一史料，中外科學家一直試圖復原它。

通過嚴謹?shù)目茖W研究，中國科學家認定地動儀的工作原理應該是“懸垂擺原理”，即地動儀是利用了一根懸掛柱體的慣性來驗震的，而非當今歷史教科書所說的在儀器底部簡單地豎立一根直立桿。

由中國科學院、國家博物館、中國地震局等研究單位的7名地震學、考古學、文物學、機械工程學等相關(guān)學科的專家組成的驗收委員會經(jīng)過認真的討論后認為，新模型首次把概念模型復原成了具有驗震功能的科學儀器，邁出了復原研究的歷史性一步。復原工作于4月通過了專家的驗收。

新復原地動儀模型是按照史料做的重新設(shè)計，其1/3小樣目前陳列在河南博物院內(nèi)。它以出土的漢代酒樽為基本造型，上部為穹隆的頂蓋，飾以青龍、白虎、朱雀、玄武四神的圖案;下部呈直筒狀，四周有八個立雕的龍頭，器壁刻有漢代的紋飾;底部的八個蟾蜍作為儀器的支點，背內(nèi)面外，向上張口，承接龍口吐出的銅丸。這種新的設(shè)計更加接近漢代風格，更接近史料中對地動儀的描述。

張衡地動儀

此前家喻戶曉的地動儀模型是中國歷史博物館科技文物專家王振鐸于1951年設(shè)計的，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用的是直立桿原理。但是，幾十年來，國內(nèi)外地震學界一直對這個模型的科學性表示懷疑甚至否定，因為它并不能檢測地震，更有西方學者認為張衡地動儀是因為沒有達到科學要求才失傳的。

以中國地震臺網(wǎng)中心研究員馮銳為負責人的研究小組，從2002年起便開始了地動儀的原理復原研究，2004年7月與河南博物院合作，收集了大量有關(guān)地動儀的史料，還首次利用了《續(xù)漢書》和《后漢紀》對地動儀的記載取得了研制新模型的更多的依據(jù)，不僅證明了地動儀的存在及確實工作過的真實性，還明確了張衡地動儀在現(xiàn)代地震學起步階段曾經(jīng)起過的重要思想啟迪作用。

研究組利用了唐山、越南、云南等4次實際地震資料，通過計算機的控制，在振動臺上實現(xiàn)了相當于當年隴西地震在洛陽的極其微弱的地面振動，然后把新復原模型放到振動臺上驗證。結(jié)果表明，新模型對地震的反應良好，對非地震的人為干擾一直未出現(xiàn)誤觸發(fā)。

專家驗收委員會一致認為，中國科學家的研究工作邁出了把張衡地動儀復原成科學儀器的關(guān)鍵性的一步。馮銳研究員表示，目前的復原只是階段性成果，整個工作還沒有結(jié)束，內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要優(yōu)化，外觀造型也需要征求公眾意見，以便進一步完善，實現(xiàn)整體的統(tǒng)一。

2010年11月28日，有網(wǎng)友在微博上發(fā)帖，稱歷史教科書中人所熟知的張衡地動儀其實是上世紀50年代的復原模型，1800年前的地動儀到底是啥模樣早已無據(jù)可查?？破兆骷曳街圩觿t于2010年12月1日發(fā)文，方舟子稱，2005年我國又制造了一個新的地動儀復原模型，可2008年的汶川大地震，北京有震感，也沒有聽說在北京展出的該復原模型監(jiān)測到地震，稱張衡當年建造的地動儀“很可能和今人復原的那些模型一樣，僅僅是個擺設(shè)”。中國地震臺網(wǎng)中心研究員馮銳對此表示，2005年復原成功的地動儀模型確實可以監(jiān)測地震。河南博物院目前正和中國地震局洽談張衡地動儀復原的第二期合作，希望能夠研制出和史書記載尺寸相符的張衡地動儀復原模型，探求其到底能否監(jiān)測真實地震。

張衡原理-質(zhì)疑

網(wǎng)友

國寶張衡地動儀只有“59歲” ， 被指測不了地震

1951年復原的地動儀模型廣為人知

2010年11月28日，網(wǎng)友閆濤在微博上發(fā)帖，國寶級的張衡地動儀，是上世紀50年代才造出來的“古董”，王振鐸(中國博物館學家、中國古代科技史學家——編者注)根據(jù)古書描寫的196個字，結(jié)合英國科學家的地震理論，設(shè)計發(fā)明了這個張衡地動儀，由于選進了教材，國人都以為是東漢貨色。

閆濤的這條微博，引起了網(wǎng)友的廣泛討論，網(wǎng)友討論的內(nèi)容，涉及到中國科學史的真實性，甚至有網(wǎng)友懷疑中小學教材。

很多網(wǎng)友稱，他們之前并不知道，在歷史教科書中和科技館里頻繁亮相的地動儀，原來只是一個“年僅59歲”的復原模型。他們更不知道，由于存在原理性錯誤，這個復原模型不能正常工作，一直受到中外科學家的質(zhì)疑和否定?！逗鬂h書》中記載的“驗之以事，合契若神”的候風地動儀，其實早已失傳。有網(wǎng)友稱，這樣的事實大大打擊了人們的信心，甚至有人對“四大發(fā)明”等其他中國古代科技成果提出質(zhì)疑。

在北京某初級中學教歷史的韓老師說，目前中學歷史教材里使用的，還是王振鐸復原的地動儀模型圖片，他們一般不會刻意向?qū)W生說明這是原物還是復原模型，“連張衡本人的畫像都是后人模擬的”。韓老師說，介紹地動儀時，他們只會跟學生講“里面有機關(guān)，發(fā)生地震就能感受到，珠子就會掉下來”。

張衡地動儀管用嗎?

2005年復原的模型

網(wǎng)上波瀾未平，科普作家方舟子又在媒體發(fā)飆。他發(fā)文，對張衡地動儀是否管用提出質(zhì)疑。

“地動儀早已失傳，它是否具有監(jiān)測地震的作用，也成了一個謎。”方舟子說，國內(nèi)外不少專家根據(jù)《后漢書·張衡傳》的簡單描述，力圖復原地動儀，但所有這些復原模型沒有一個能夠真正用于監(jiān)測地震，不過是“藝術(shù)品”。

方舟子稱，2005年，中國地震局專家宣布他們經(jīng)過3年研究，建立了新的地動儀復原模型，并第一次實現(xiàn)了驗震功能?！八麄兟暦Q地動儀新模型對河北唐山、云南瀘西、越南孟藝發(fā)生的三次真實地震進行了檢驗。但是這三次地震分別發(fā)生于1976年、2000年和2001年，地動儀新模型2005年才建成，怎么可能對它們進行檢驗呢?”方舟子說，后經(jīng)了解得知，原來新的地動儀復原模型檢驗的不是真實發(fā)生的地震，而是實驗室里對真實地震的模擬。

方舟子說，在新的地動儀復原模型建成后，中國境內(nèi)每年多次發(fā)生5級以上地震，在該地動儀復原模型監(jiān)測范圍之內(nèi)，卻從來沒有聽說該復原模型監(jiān)測到哪怕一次。2008年的汶川大地震，北京有震感，也沒有聽說在北京展出的該復原模型檢測到。

方舟子還在文中對《后漢書·張衡傳》所記載的地動儀預報的隴西地震的真實性提出質(zhì)疑，稱部分史料相互矛盾，懷疑那次地震是“為了說明地動儀的神奇而編造的故事”。

方舟子說，沒有任何記載能夠證明在張衡之后，他發(fā)明的地動儀起過作用。“我們不必懷疑張衡曾經(jīng)建造出一臺叫候風地動儀的儀器，但是沒有證據(jù)能夠證明，也沒有理由讓人信服地動儀曾經(jīng)發(fā)揮過驗震的功能，它很可能和今人復原的那些模型一樣，僅僅是個擺設(shè)?！狈街圩诱f。

張衡原理-回應

模型無法監(jiān)測地震

2005版地動儀復原模型是在2004年開始由河南博物院與中國國家地震局聯(lián)手合作，并于2005年研制成功。目前，該復原模型就在河南博物院天地經(jīng)緯展廳陳列。

河南博物院副院長李宏接受《法制晚報》表示，2005版的張衡地動儀復原模型本身是無法監(jiān)測實際地震的。

李宏說，該院展出的張衡地動儀復原模型分為兩部分，其中一個是張衡地動儀1/3大外殼模型，另外是內(nèi)部構(gòu)造模型。李副院長表示，展出的內(nèi)部構(gòu)造模型，是地震專家馮銳所帶的課題組研制的，已經(jīng)通過多次地震復現(xiàn)實驗。 李宏表示，2008年四川汶川地震時，陳列地動儀復原模型的展廳正在閉館裝修，新模型的珠子沒有放進去，失去了證明自己的機會。

實際上，在2010年的玉樹地震時，該復原模型也未有任何反應。原來，在展出的內(nèi)部構(gòu)造模型底下，是需要通電才能模擬地震的振動臺，進行模擬實驗時內(nèi)部構(gòu)造模型才會有反應，但這個模型本身目前肯定是無法監(jiān)測真實地震的。

李宏說：“外殼和內(nèi)部構(gòu)造模型都是在我們4層的展廳，按照史書記載，地動儀應該是與地面連接在一起的，所以僅就這個復原模型本身，是肯定不能監(jiān)測真實地震的?！?/p>

新模型對地震有反應

曾參與2005年版地動儀模型復原的中國地震臺網(wǎng)中心研究員馮銳表示，新的地動儀復原模型對地震是有反應的，這一點已得到多名院士專家的鑒定。

“方舟子對地震這個領(lǐng)域并不了解?！瘪T銳說，他們利用在真實發(fā)生的地震中記錄下來的地震波波長，以此為依據(jù)控制特殊振動臺，完成對地動儀復原模型的檢驗。這是地震的“復現(xiàn)”，而不是簡單的“模擬”。

馮銳表示，如果要監(jiān)測真實發(fā)生的地震，須建設(shè)地基等配套設(shè)施，然后將地動儀復原模型放在上面，但這樣的監(jiān)測實驗耗資巨大，選址等問題也不好解決，“我們正在朝這個方向努力”。

對于方舟子提出質(zhì)疑的隴西地震，馮銳表示，據(jù)史料推測，這次地震發(fā)生在公元134年。馮銳強調(diào)，這些史料都是經(jīng)專業(yè)的歷史地震學專家審核過的。因年代久遠，部分史料存在偏差在所難免，但當年隴西曾發(fā)生地震的結(jié)論沒有問題。

張衡原理-計劃

河南博物院副院長李宏表示，實際上，張衡地動儀到底能否監(jiān)測真實地震，河南博物院一直在朝這個方向努力。

據(jù)李副院長透露，目前，河南博物院正在和中國地震局洽談張衡地動儀復原的第二期合作，希望能夠研制出和史書記載尺寸相符的張衡地動儀復原模型，大概2米高，占地2-3平方米。直接建造地基，使其能夠與地面連接，從而探求其到底能否監(jiān)測真實地震。

“實際上從2005年以后我們就一直想盡快落實這個事情，但因為各種因素耽擱了?！?/p>

此前，馮銳曾表示，如果要監(jiān)測真實發(fā)生的地震，須建設(shè)地基等配套設(shè)施，然后將地動儀復原模型放在上面，但這樣的監(jiān)測實驗耗資巨大，選址等問題也不好解決。

李副院長還表示，投入的資金肯定要比2005年版的幾十萬元大得多。如果與中國地震局的合作能夠落實，選址肯定是在河南博物院的院子里。