翻开我们5000年的地震历史,站在C位的人叫“张衡”。他和他发明的“地动仪”似乎是许多孩子对地震知识的启示。
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但问题也随之而来:既然“地动仪”对地震监测非常敏感,为什么现在不流行呢?相反,关于地动仪器的内容已经悄悄地从教科书中删除了。这不禁引起了我们的问题:地动仪器,真的能准确地预测地震吗?
张衡与地动仪:
教科书中的地动仪器装置看起来像一个酒坛。酒坛上有八条龙,每条龙嘴里都有一颗珠子。当某个方向发生地震时,相应方向的龙嘴会自动打开,龙嘴中的珠子会落入下面的蟾蜍嘴中。古人用公元132年东汉著名天文学家张衡发明的装置来判断某个方向会发生地震。
历史上,地动仪成功预测了一次地震。那天,一个龙嘴里的器官被触发了。但每个人都没有感觉到地面的震动,每个人都认为张衡欺骗了他们。但几天后,信使突然发出了一封信,说金城和龙溪发生了一场大地震,距离洛阳1000多英里,方向与触发器的龙嘴一致。从那时起,张衡就被认为是中国古代地震的第一个人。
为什么地动仪被从教科书中删除?张衡和他的地动仪是在2010年以前的人类教育版教科书中介绍的。课文中写道:科学家张衡制造了一种能够测量地震方向的仪器,称为地动仪。这是世界公认的最早的地震仪器。
然而,在2016年的部编本教材和2017年的统编本教材中,张衡和地动仪的介绍被悄然删除。地动仪“不灵”吗?
《后汉书张衡传》:“阳嘉元年,复造候风地动仪。用精铜铸造,员径八尺,合盖隆起,形似酒尊,饰以篆文山龟鸟兽的形状。有都柱,靠近八道,施关发机,外有八龙,首衔钢丸,下有蟾蜍,张口承。巧妙的牙齿机制,都隐藏在尊中,覆盖周密无际。若有地动,尊则振龙,机发吐丸,蟾蜍衔之。因此,伺者意识到振声激杨。虽然一龙发机,而七首不动,寻找它的方面,就是知震之所在。验之以事,合契若神。自书典所记,未之有也。尝一龙机发而不觉动,京师学者咸怪其无征。后几天驿到,果地震陇西,所以都服其妙。从此,乃令史官记地动所从方起。”
时间太长了,张衡发明的地动仪一号机早已失传,他也没有留下图案或详细描述。1951年,我们在教科书中看到的地动仪,是由一个名叫王振铎的人,根据这196个字,结合自己的想象力来修复的。随后,地震仪的照片和介绍被选入教科书。但后来,这种地动仪在学术界引起了很大的争议。经过实际测试,似乎无法使用。1951年王振铎恢复的地动仪模型最终判定,由于恢复原理错误,从教科书中删除。但我们认为,王振铎恢复的地动仪虽然不能“正常工作”,但并不意味着1800多年前的地动仪也“不能工作”。
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此后,科学家与史学家合作,寻找问题的关键点。史书中关于地动仪的记载中,有一段写得很暧昧:
有都柱,靠近八道,施关发机,外有八龙,首衔钢丸,下有蟾蜍,张口承。
虽然史料中对地动仪的外观描述非常详细,但开头的“都柱”是什么意思?这个“都柱”部分显然是地动仪的核心技术,也就是它的心脏。那么这颗“心”的设计原理是什么呢?用什么材料?我们对此一无所知。
事实上,从1875年到100多年,无数科学家在这一领域进行了探索。有13种概念地动仪恢复模型,包括王振铎的作品,不能“正常工作”。在大量的实验失败后,有些人不再相信地动仪的存在。
但幸运的是,随着时间的推移,我们的认知和技术也在不断进步。近年来,中国地震台网络中心研究员冯瑞及其团队发现,在撰写《后汉书·张衡传》之前,有7本关于地动仪器的古代版本,这表明历史记录并不是一个孤独的证据。他们坚信,张衡的地动仪器一定存在,并将工作。因此,重新复制地动仪器的工作再次被列入议程。
2002年,冯瑞担任研究小组组长。该小组成员包括国家博物馆、河南博物馆、北京机械工业自动化研究所、清华大学美术学院等单位的专家。经过6年的专家合作,2008年终于恢复了一个地动仪器,可以正常工作。这款1/6原大型模型现已放置在国家地震局大厅。
那么,王振铎和冯锐的复原模型有什么区别呢?
王振铎模型:即“都柱”是一种类似倒置酒瓶的圆柱体,控制龙口的机制在“都柱”周围。这种模型基本上被否定了。
冯锐模型:也就是说,“都柱”是悬挂的(见袁宏的《后汉纪》)。下面有一个小球。球位于“米”形滑道的交汇处(即《后汉书·张衡传》中的“关”)。地震时,“都柱”拨动小球,小球击中控制龙口的器官,打开龙口。此外,冯锐模型还将蟾蜍从面对面的瓶子改为背对面的瓶子,作为仪器的脚。该模型经过模拟测试,结果与历史记录一致。
地动仪真的有用吗?为什么地动仪从教科书中移除?