公元134年12月13日。

東漢漢順帝皇宮內(nèi)，一個(gè)侍者正在忙碌著，他身后的桌子上有個(gè)奇形怪狀的銅器。

模樣有些像酒樽，直徑大約60cm，圓鼓鼓的樽體上有八條龍，下垂的龍嘴里都含有一顆銅珠。

對(duì)應(yīng)著龍嘴的位置下方，端坐著八只銅蟾蜍，它們的嘴巴大張著。

突然，銅器發(fā)出了一聲“哐當(dāng)”的聲音，侍者一下子愣住了。

他跑到了桌子前，看到一條龍嘴里的銅珠已經(jīng)掉落在蟾蜍嘴里。

（王振鐸版地動(dòng)儀）圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

侍者跑到了另一個(gè)房間內(nèi)，向一個(gè)坐在書桌前批閱公文的老者說(shuō)道。

張大人，地動(dòng)儀有異兆。

瘦骨嶙峋的老者不慌不忙，跟隨侍者走到了安放地動(dòng)儀的房間，其他官員都聞?dòng)嵹s來(lái)。

西北方向有地震，老者撫摸著長(zhǎng)須說(shuō)道。

大伙等了一會(huì)，并沒有感覺到地震的跡象，開始竊竊私語(yǔ)起來(lái)。

張衡畫像（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

幾天后，隴西（今甘肅天水地區(qū)）有快馬來(lái)報(bào)，證實(shí)了前幾日當(dāng)?shù)卮_實(shí)發(fā)生了地震。

舉朝震驚，紛紛稱贊起張衡張大人的地動(dòng)儀真乃神器也。

張衡兩年前發(fā)明的侯鳳地動(dòng)儀成功預(yù)測(cè)了地震，成為世界上第一架地震儀，比起西方國(guó)家用儀器記錄地震早了一千七百多年。

這個(gè)故事最早見于范曄所著《后漢書·張衡列傳》中。

由于年代久遠(yuǎn)，關(guān)于地動(dòng)儀也只有這196字的文字記載，而實(shí)物和圖樣早已失傳。

后人為了復(fù)原地動(dòng)儀做了不懈的努力。

在上世紀(jì)30年代，燕京大學(xué)歷史系研究生王振鐸萌生了復(fù)原地動(dòng)儀的想法。

直到1951年，他擔(dān)任了文化部文物局博物館處處長(zhǎng)后，在相關(guān)單位的支持下，王振鐸重制版的張衡地動(dòng)儀才正式面世。

小學(xué)歷史教科書上的關(guān)于張衡和地動(dòng)儀的配圖就是使用的這個(gè)版本。

但是，幾十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外地震學(xué)界對(duì)王振鐸模型的否定意見不斷，都認(rèn)為他的模型根本檢測(cè)不到地震。

（馮銳版地動(dòng)儀）圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

2005年，中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心研究員馮銳領(lǐng)導(dǎo)的課題組重新制作了新的模型。

他們使用了新技術(shù)和新方法，并對(duì)實(shí)際地震事件實(shí)現(xiàn)了良好的驗(yàn)震反應(yīng)。

有中科院院士評(píng)價(jià)說(shuō)：“這臺(tái)復(fù)原模型符合史料記載，符合張衡的基本思想，代表著現(xiàn)代人的認(rèn)知，它在現(xiàn)階段是最好的?！?/p>

張衡的地動(dòng)儀，到底是真？還是假？

       在重新認(rèn)識(shí)地動(dòng)儀之前，我們先來(lái)讀一讀小學(xué)語(yǔ)文課本（二年級(jí)下冊(cè)）里《地動(dòng)儀》這篇課文：

讀完課文，今天我們重新講一講什么是“地動(dòng)儀”？為什么一臺(tái)假的“地動(dòng)儀”把我們騙了這么多年？

《后漢書·張衡傳》有記載中：“嘗一龍機(jī)發(fā)而地不覺動(dòng)，京師學(xué)者咸怪其無(wú)征，后數(shù)日驛至，果地震隴西，于是皆服其妙。”

各種教課書是這么說(shuō)：公元132年，東漢的張衡發(fā)明了地動(dòng)儀，這是人類歷史上第一臺(tái)能測(cè)量感知地震的儀器，比歐洲早了1700多年，是中華民族古代科技文明的結(jié)晶。

我們從小看到大的那個(gè)地動(dòng)儀，是根據(jù)《后漢書》的那段記載復(fù)制的。復(fù)制的人，叫王振鐸。

《后漢書》關(guān)于“地動(dòng)儀”記載196個(gè)字：“以精銅鑄成，員徑八尺，合蓋隆起，形似酒尊，飾以篆文山龜鳥獸之形。中有都柱，傍行八道，施關(guān)發(fā)機(jī)。外有八龍，首銜銅丸，下有蟾蜍，張口承之。其牙機(jī)巧制，皆隱在尊中，覆蓋周密無(wú)際。如有地動(dòng)，尊則振龍，機(jī)發(fā)吐丸，而蟾蜍銜之。振聲激揚(yáng)，伺者因此覺知。雖一龍發(fā)機(jī)，而七首不動(dòng)，尋其方面，乃知震之所在?！?/p>

究竟是什么原理，讓地動(dòng)儀能感知地震，而且還能辨明方位，從龍嘴里吐出銅珠？歷史之謎！

1949年，新中國(guó)成立，為樹立弘揚(yáng)中國(guó)古代燦爛文化，國(guó)家要求博物館復(fù)原一批代表古代文明的器物，作為陳列和宣傳之用。

文化部文物局博物館處處長(zhǎng)王振鐸承擔(dān)起復(fù)原“地動(dòng)儀”的艱巨任務(wù)。1951年，王振鐸采用倒立的直桿原理，復(fù)制出了1:10比例的“張衡地動(dòng)儀”模型。1952年4月，《人民畫報(bào)》對(duì)這尊模型的復(fù)原進(jìn)行了報(bào)道。這款“張衡地動(dòng)儀”也被編寫進(jìn)入全國(guó)中小學(xué)教科書，

1951年復(fù)制版本的“張衡地動(dòng)儀”，很快就轟動(dòng)了世界。隨之而來(lái)的是來(lái)自世界各地的質(zhì)疑聲。從1960年代起，王振鐸這個(gè)版本的“張衡地動(dòng)儀”，就開始不斷遭受到地震學(xué)界的質(zhì)疑。從1969年開始，日、美、荷、奧等國(guó)地震學(xué)界發(fā)表了一系列的措辭嚴(yán)厲的論文，否定這個(gè)版本。

大家質(zhì)疑的是什么呢？

地震學(xué)界認(rèn)為地動(dòng)儀應(yīng)該采用的是“懸垂擺”結(jié)構(gòu)原理，即：從地動(dòng)儀的上部垂下來(lái)一根擺，用以并判明地震方向，并控制相應(yīng)機(jī)關(guān)。而1951年復(fù)制版本的“張衡地動(dòng)儀”采用的是倒立的直桿原理。

要達(dá)到人沒反應(yīng)而“地動(dòng)儀”有感應(yīng)，按照王振鐸的設(shè)計(jì)，那根核心部件“倒立棍”，也就是《后漢書》里記錄的“都柱”，要高達(dá)2米，但直徑只能是1.5毫米。這根本就不可能站得起來(lái)。那么就只能證明一點(diǎn)：王振鐸設(shè)計(jì)的地動(dòng)儀的核心部件——“都柱”不合理。

王振鐸的地動(dòng)儀原理和設(shè)想被推翻后，科學(xué)界再也沒有給出準(zhǔn)確的定義，也沒有更科學(xué)的模型和原理出現(xiàn)，自此中國(guó)人引以為傲的“張衡地動(dòng)儀”便被擱置，既然今人無(wú)法復(fù)原地動(dòng)儀。

那歷史上真正的地動(dòng)儀，究竟威力如何？不甘心的人們又去歷史里探本求源。東漢時(shí)期，是個(gè)地震頻發(fā)的時(shí)代，公元132年，張衡的候風(fēng)地動(dòng)儀正式問(wèn)世，但是到了公元190年至220年這個(gè)時(shí)間段里，或許是戰(zhàn)亂的原因，地動(dòng)儀離奇消失。直到300年后，范曄在《后漢書》里介紹了地動(dòng)儀，他連地動(dòng)儀的面兒都沒見著，竟然寫出了其內(nèi)外構(gòu)造，這本身就是一個(gè)疑點(diǎn)。據(jù)說(shuō)，地動(dòng)儀在公元134年時(shí)，一個(gè)龍口的銅珠落下，掉入下面的蟾蜍口中，當(dāng)時(shí)人們沒怎么當(dāng)回事，不久從蟾蜍對(duì)應(yīng)的方位傳來(lái)消息，隴西發(fā)生了地震。只能說(shuō)當(dāng)時(shí)的地動(dòng)儀，能預(yù)測(cè)到地震的方位，但還達(dá)不到監(jiān)測(cè)地震的功能。

綜合所有，我們不能因?yàn)閺?fù)原的地動(dòng)儀沒有實(shí)踐效果，就一口否認(rèn)地動(dòng)儀的真實(shí)存在，但地動(dòng)儀在歷史上又有著很多的不確定性，存在著很大的爭(zhēng)議。

我們期待等早日解開“地動(dòng)儀”的神秘面紗?。?/p>

張衡的地動(dòng)儀，真能預(yù)測(cè)地震嗎？它為何被移出了教科書？

最近，“地震”一詞又頻頻登上熱搜。

翻開我們五千年的地震歷史，站在C位的那個(gè)人，叫“張衡”。他與他發(fā)明的“地動(dòng)儀”，似乎是許多孩子對(duì)于地震知識(shí)的啟蒙。

▲東漢時(shí)期著名天文學(xué)家張衡。

可是疑問(wèn)也隨之而來(lái)：既然“地動(dòng)儀”對(duì)于監(jiān)測(cè)地震非常靈敏，為何如今沒有被普及？反倒是這段關(guān)于地動(dòng)儀的內(nèi)容，被悄然從教科書中刪除了。這不禁引起了我們的疑問(wèn)：地動(dòng)儀，真的能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地震嗎？

張衡與地動(dòng)儀：

教科書中的地動(dòng)儀裝置，外表像個(gè)酒壇。那酒壇上附有八條龍，每條龍嘴里含著一顆珠子。當(dāng)某個(gè)方位將有地震時(shí)，其對(duì)應(yīng)方位的龍嘴會(huì)自動(dòng)打開，龍口中含著的珠子就會(huì)掉落至下方的蛤蟆口中。古人使用公元132年由東漢著名天文學(xué)家張衡發(fā)明的這套裝置，來(lái)判斷某方位將有地震發(fā)生。

▲外國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人參觀地動(dòng)儀（王振鐸模型）。

在歷史上，記載了地動(dòng)儀曾成功預(yù)測(cè)到一次地震。那天，一條龍嘴中的機(jī)關(guān)被觸發(fā)了。但大家都沒有感覺到地面有震動(dòng)，大家覺得張衡騙了他們。但幾天后突然使者送信來(lái)，說(shuō)距離洛陽(yáng)一千多里的金城、隴西一帶發(fā)生了大地震，方位與被觸發(fā)機(jī)關(guān)的龍嘴一致。自此以后，張衡被奉為中國(guó)古代地震第一人。

為何地動(dòng)儀被從教科書中移除了？

在2010年以前的人教版教材中，曾經(jīng)介紹了張衡和他的地動(dòng)儀。課文中是這樣寫的：

科學(xué)家張衡制造了一種儀器，能測(cè)定地震方向，叫做地動(dòng)儀。這是世界公認(rèn)的最早的地震儀器。

可是在2016年的部編本教材和2017年的統(tǒng)編本教材中，關(guān)于張衡和地動(dòng)儀的這段介紹卻被悄然移除了。難道地動(dòng)儀是“不靈”了嗎？

▲教科書中王振鐸復(fù)原的地動(dòng)儀模型，原理有誤。

在西奇妹回答這個(gè)問(wèn)題之前，我們先來(lái)看一段史料中關(guān)于地動(dòng)儀的描述（太長(zhǎng)可不看，直接看小妹的總結(jié)）。

《后漢書張衡傳》：“陽(yáng)嘉元年，復(fù)造候風(fēng)地動(dòng)儀。以精銅鑄成，員徑八尺，合蓋隆起，形似酒尊，飾以篆文山龜鳥獸之形。中有都柱，傍行八道，施關(guān)發(fā)機(jī)，外有八龍，首銜鋼丸，下有蟾蜍，張口承之。其牙機(jī)巧制，皆隱在尊中，覆蓋周密無(wú)際。如有地動(dòng)，尊則振龍，機(jī)發(fā)吐丸，而蟾蜍銜之。振聲激楊，伺者因此覺知。雖一龍發(fā)機(jī)，而七首不動(dòng)，尋其方面，乃知震之所在。驗(yàn)之以事，合契若神。自書典所記，未之有也。嘗一龍機(jī)發(fā)而地不覺動(dòng)，京師學(xué)者咸怪其無(wú)征。后數(shù)日驛至，果地震隴西，于是皆服其妙。自此以后，乃令史官記地動(dòng)所從方起?！?/p>

因?yàn)槟甏鷮?shí)在太過(guò)久遠(yuǎn)，張衡發(fā)明的地動(dòng)儀一號(hào)機(jī)早已失傳，他也沒有留下圖樣或者詳細(xì)描述。之前我們?cè)诮炭茣锌吹降牡貏?dòng)儀，是1951年由一個(gè)叫王振鐸的人，根據(jù)這196個(gè)字，結(jié)合自己的想象復(fù)原而成的。隨后這臺(tái)地震儀的照片與介紹文字，被選入教科書上。但后來(lái)這臺(tái)地動(dòng)儀在學(xué)界的爭(zhēng)議很大，因?yàn)樗?jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，仿佛無(wú)法使用。最終判定，這臺(tái)于1951年由王振鐸復(fù)原的地動(dòng)儀模型，由于復(fù)原原理有誤，所以從教科書中移除了。但我們認(rèn)為雖然王振鐸復(fù)原的地動(dòng)儀無(wú)法“正常工作”，卻不代表1800多年前的那臺(tái)也“無(wú)法工作”。

▲教科書中王振鐸復(fù)原的地動(dòng)儀模型原理圖，現(xiàn)認(rèn)為有誤。

此后，科學(xué)家與史學(xué)家合作，尋找問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)。史書上那段關(guān)于地動(dòng)儀的記載中，有一段寫的十分曖昧：

中有都柱，傍行八道，，施關(guān)發(fā)機(jī)，外有八龍，首銜鋼丸，下有蟾蜍，張口承之。

雖然史料中對(duì)于地動(dòng)儀的外觀描述極為詳盡，但開頭那句“中有都柱”，是什么意思？這個(gè)“都柱”部分，顯然就是地動(dòng)儀最核心的技術(shù)，也就是它的心臟。那么這顆“心臟”，是什么樣的設(shè)計(jì)原理？用了什么材料？對(duì)此，我們一無(wú)所知。

其實(shí)，從1875年到現(xiàn)在的100多年間，有無(wú)數(shù)的科學(xué)家在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行探索。曾經(jīng)有13種概念性的地動(dòng)儀復(fù)原模型，包括王振鐸的作品在內(nèi)，都無(wú)法“正常工作”。大量的實(shí)驗(yàn)失敗后，有些人已經(jīng)不相信有地動(dòng)儀的存在。

▲馮銳團(tuán)隊(duì)復(fù)原的地動(dòng)儀及原理圖，該模型現(xiàn)放置于國(guó)家地震局大廳之中。

但好在隨著時(shí)間的流逝，我們的認(rèn)知與科技也在不斷進(jìn)步。近年來(lái)，中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心研究員馮銳及其團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了《后漢書·張衡傳》撰寫之前，有7份對(duì)地動(dòng)儀有記載的古版刻本，說(shuō)明史料記載不是孤證。他們堅(jiān)信張衡地動(dòng)儀肯定存在，而且是會(huì)工作的。于是，重新復(fù)制地動(dòng)儀的工作，被再次提上日程。

2002年，由馮銳任課題組組長(zhǎng)，組員有國(guó)家博物館、河南省博物院、北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化所、清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院等單位的專家們。經(jīng)過(guò)專家們6年的通力合作，終于在2008年復(fù)原出一臺(tái)能夠正常工作的地動(dòng)儀。這臺(tái)1/6原大模型，如今被放置于國(guó)家地震局大廳之中。

▲除了地動(dòng)儀，張衡還發(fā)明了渾天儀（上圖）。

那么，王振鐸和馮銳的復(fù)原模型，有何區(qū)別呢？

王振鐸模型：即“都柱”是一個(gè)類似倒置酒瓶狀的圓柱體，控制龍口的機(jī)關(guān)在“都柱”周圍。這一種模型已被基本否定。

馮銳模型：即“都柱”是懸垂擺（見袁宏《后漢紀(jì)》），擺下方有一個(gè)小球，球位于“米”字形滑道交匯處（即《后漢書·張衡傳》中所說(shuō)的“關(guān)”），地震時(shí)，“都柱”撥動(dòng)小球，小球擊發(fā)控制龍口的機(jī)關(guān)，使龍口張開。另外，馮銳模型還把蟾蜍由面向樽體改為背向樽體并充當(dāng)儀器的腳。該模型經(jīng)模擬測(cè)試，結(jié)果與歷史記載吻合。

這個(gè)原理，你們看懂了嗎？

1800多年前的張衡，你得有多厲害？我們，差點(diǎn)就被你整瘋了。

對(duì)此，你怎么看呢？歡迎留言給西奇妹，發(fā)表你的想法。

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作者：西奇妹

本文由西奇博物館原創(chuàng)發(fā)布。

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