曾经课本里面的张衡发明的“地动仪”你还记得吗?说的是“以精铜铸成,员径八尺,合盖隆起,形似酒尊,……乃知震之所在。”一直以来,大家都认为这个在教科书和科技馆里频繁亮相的“地动仪”就是张衡当年造的地震仪器,然而实际上它只是20世纪50年代一位叫王振铎的老先生制作的复原模型。由于存在原理性错误,这个地动仪复原模型并不能真正进行地震监测。
实际上,每过一年半载的,类似的讨论总要在网络上“卷土重来”。支持者们从不同角度寻找历史依据,以求为“张衡地动仪”的历史正本清源——《后汉书》的记载被认为是铁证;而反对者则坚信,地动仪是历史杜撰,经不起推敲。
据《后汉书·张衡传》记载:“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。” 史书上的简短记载后来演变为流传甚广的故事——东汉时期,地震灾害频繁,太史令张衡通过一次又一次的试验探究,于公元132年创造了地动仪,成功监测到了包括陇西大地震在内的多次地震。
下面还配了一张图,底下有几个蟾蜍张着嘴,上面有牙机握着铜丸,中间是一个长长的都柱,当有地震发生时,长长的都柱会向侧方倾倒,触碰牙机,铜丸坠落到蟾蜍口中。显然这采用的是“直立杆原理”,但真相是,虽然那一段描述的确为张衡地动仪,但这张图片却是燕京大学的一个研究生王振铎根据《后汉书》的那段记载复制的,因为真实存在的张衡地动仪早在公元200年前后就因战火而消失了。
但是上世纪60年代开始,来自地震学界的质疑声开始此起彼伏,日本、英国、美国、荷兰、奥地利等国家的地震界发表了一系列文章批驳“直立杆原理”,因为“中国目前最流行的地动仪模型工作原理模糊,模型简陋粗糙,机械摩擦大大降低了灵敏度,对地震的反应低于居民的敏感,其作用应予以质疑,而且利用铜丸的掉落方向来确定震中也是不可能实现的。”
还有的甚至认为它根本就不存在。这其中尤以奥地利人雷立柏最为尖锐,他曾撰写《张衡:宗教与科学》,认为中国人对张衡地动仪的情绪是一种宗教式的崇拜,在他看来,地动仪失传了,就说明它不科学、无实用性,没有不失传的道理。
不光是外国人质疑,王振铎的老朋友,中国地震学奠基人傅承义院士曾运用大量物理学原理,对王振铎的复制版本各种批判,还说了一句毫不客气的话:“房梁下吊块肉都比你那个模型强!”真是让人尬心四起啊。
不过最让人尴尬的还是在这个地震仪曾经在日本的一个博物馆展出,当时很多游客想看一下这个仪器的灵敏度如何,结果中方解说员使出各种办法,就差把地剁出个洞了,这机器纹丝不动,无奈之下只能偷偷拿木棍捅了一下,铜丸才好不容易掉到蟾蜍口中。
但更多学者相信地动仪真的存在过,因为“如果明确记载的历史都不相信的话,一切历史都会变得虚无”。
中科院大学人文学院陈天嘉博士认为,张衡地动仪是存在的,而且具有地震监测的功能,但因为古文记载太简略,但复原工作暂时还没能完成。后人的复原工作面临很多挑战。人们对于地动仪的争论也很多,不仅是我们好奇,我们的前辈也很好奇。从100多年前开始,对地动仪的研究和复原就开始了。
关于张衡地震仪的研究,后来中国科学技术大学的研究生冯锐又取得了进展,他验证了“倒立杆原理”和“悬垂摆原理”,前者就是将酒瓶子倒立放在地上,瓶子倒了就说明地震来了,但研究发现,酒瓶子很容易倒,只要是外界震动就会,而不一定是地震,而且就算倒下,也不知道地震的方位,很难预测。王振铎复制的张衡地动仪就是倒立杆原理,按照他的设计,都柱应该有2米之高,直径只能是1.5毫米,只有这样才能符合灵敏度,但现实中这样的都柱根本不可能站起来。
冯锐最终确定张衡的地震仪采用的是“悬垂摆原理”,在各方的全力配合下,他根据陕西历次的地震波形图,重新复制了张衡地动仪并接受全面检测,经过一星期的连续强干扰实验,没有发现一次误处罚,所有数据准确无误,可以有效检测地震的波长和方位。
所以说,与历史上真实的张衡地动仪最接近的是冯锐的版本,而不是我们中学语文教科书上的,2010年教育改革之后,已经删掉了这一部分内容,并将对这一错误进行补救和修改。不得不说,原来我们被王振铎复制的张衡地动仪骗了这么多年!