李博
提起東漢時期著名科學家張衡發(fā)明的地動儀,可謂大名鼎鼎。不過,前幾年,關于張衡地動儀的爭議成了網絡關注的熱點,甚至還出現(xiàn)了“張衡地動儀被移出歷史課本”的消息。一石激起千層浪,網友對此議論紛紛。那么,引起爭議的根源究竟在哪里呢?追本溯源,其實一切源于本文圖中的地動儀設計。
這可能是大家最熟悉的地動儀形象了,于是,大多數(shù)人想當然地認為這就是張衡發(fā)明的地動儀。
然而,根本不是。
東漢科學家 張衡
地動儀模型。攝于中國科技館“華夏之光”展廳
關于歷史記載中張衡地動儀的功能和故事,想必大家都很清楚,這里就不一一贅述了,還是讓我們先來看看這臺地動儀的內部構造吧!按照設計,這臺地動儀的中央有一根立著的柱子,當?shù)卣鸢l(fā)生時,柱子會倒向一側,砸中龍頭后面的機關,讓龍頭吐球。
就這么簡單?就這么簡單!
我估計很多人第一眼看到這個設計,可能會想:這和地上啤酒瓶子倒立的樣子很像嘛!
地動儀簡筆圖。攝于中國科技館“華夏之光”展廳
那么,這個地動儀的設計是從哪兒來的呢?其實,它從里到外都不是張衡的設計,而是來自歷史學家王振鐸1951年的設計。當然,盡管王先生這個設計不符合地震學原理,卻并非拍腦袋想出來的,而是參考了《后漢書·張衡傳》中關于地動儀結構和功能的記載,原文見下面。
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,覆蓋周密無際。如有地動,尊則振龍,機發(fā)吐丸,而蟾蜍銜之。振聲激揚,伺者因此覺知。雖一龍發(fā)機,而七首不動,尋其方面,乃知震之所在。
短短一百余字的模糊記載,吐露了非常有限的信息,從中我們可以知道:地動儀是用精銅鑄造而成,它的形狀就像一個酒樽,中間設有“都柱”,周邊設有“八道”,通過觸發(fā)機關,讓龍頭吐出銅球。那么,一系列問題就產生了——
都柱是什么?不知道。
八道是什么?不知道。
觸發(fā)的機關是什么樣兒?不知道。
隴西地震以后,又測報過哪些地震?不知道。
總之:一切細節(jié)都不知道。偏偏張衡親自設計制造的地動儀實物又毀于東漢戰(zhàn)火,沒法做到“有圖有真相”了。
于是,古今中外,大量學者根據這段簡短而模糊的記載,設計了各式各樣的地動儀,其中,出鏡率最高的,就是王振鐸先生設計的這款。遺憾的是,這些設計都不能完美再現(xiàn)史書記載的地震后“一龍機發(fā)而地不覺動”的效果。
也有人對張衡地動儀本身的真實性提出了質疑,認為在那樣的歷史條件下,不可能實現(xiàn)精準的地震測報,而且,史書僅記載了一次地動儀的準確測報,會不會是巧合呢?
馮銳復原地動儀
李志超復原地動儀
可能說到這兒,有的讀者要說了:“當代人還是不如古人,自己做不出來,就說古人也做不出來?!逼鋵崳敶卣饻y報水平真的比張衡時代高出太多了,地震發(fā)生不久,就能準確得出震中位置、震源深度、震級、烈度等一系列指標,對無感地震也能準確地測報出來。就算張衡地動儀真能達到《后漢書》中記載的效果,也被當代技術甩了不知幾條街。當代諸多地動儀復原者努力的方向,并非“如何做出一個厲害的地動儀”,而是“如何僅用漢朝的知識和工藝水平做出一個厲害的地動儀”。
總之,神秘的地動儀已經塵封在歷史迷霧中。我們期待有那么一天,經過人們的不懈努力,終于成功復原出功能相似的地動儀。
當然,作為一位科學家和文學家,張衡的貢獻不只是地動儀。不管張衡地動儀的真相能否水落石出,也不影響張衡在中國科技發(fā)展史上的突出地位。
英國人米爾恩復原地動儀
日本人服部一三復原地動儀