張衡發(fā)明的地動(dòng)儀能預(yù)測(cè)地震有科學(xué)依據(jù)嗎

大家好，這里是小編，今天給大家說說張衡的故事，歡迎關(guān)注哦。

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。

可是疑問也隨之而來：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：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，來判斷某方位將有地震發(fā)生。

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，說距離洛陽一千多里的金城、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?

《后漢書張衡傳》：“陽嘉元年，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。但后來這臺(tái)地動(dòng)儀在學(xué)界的爭(zhēng)議很大，因?yàn)樗?jīng)過實(shí)際測(cè)試，仿佛無法使用。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)儀無法“正常工作”，卻不代表1800多年前的那臺(tái)也“無法工作”。

▲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，我們一無所知。

其實(shí)，從1875年到現(xiàn)在的100多年間，有無數(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。

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，中國地震臺(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，組員有國家博物館、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，如今被放置于國家地震局大廳之中。

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。

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