张衡的地动仪,究竟是否存在?

  最近,关于“张衡地动仪”真伪的讨论又在网络上热起来。张衡地动仪在历史上真的存在吗?它能预报地震还是监测地震呢?我们看到的张衡地动仪是真的还是假的?

  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;反对者则坚信,地动仪是历史杜撰,经不起推敲。

  1972年美国总统尼克松参观历史博物馆中的张衡地动仪模型。

  张衡地动仪是真是假?

  《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。

  一千多年前,张衡是否有能力造出如此高科技的地动仪?检验地动仪神奇的“陇西地震”是否属实?一直以来,各方学者争议很大。

  质疑者认为张衡地动仪在原理上根本就不可能实现,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。

  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”。

  中国科学院大学人文学院教师陈天嘉博士认为,张衡地动仪是存在的,而且具有地震监测的功能,但复原工作暂时还没能完成。

  地动仪长啥样?你看到的那个是“假货”

  大家关于张衡地动仪的直观印象大多来自课本中一张形似酒樽,外侧有龙珠、蟾蜍的图片,实际上这个在历史教科书中和科技馆里频繁亮相的地动仪,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,这个复原模型并不能真正进行地震监测。

  “以精铜铸成,员径八尺,合盖隆起,形似酒樽,饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱……”是《后汉书》中关于地动仪的全部描述。后世的所有研究都是建立在这段文字的基础上。多少年来,学界对于这段记载逐字逐句都进行深入分析,仅其中“都柱”的理解,就产生了“立柱”“倒立摆”“悬垂摆”等多种。

  陈天嘉表示,一直以来关于张衡地动仪的研究不少,复原工作也一直在做,但因为古文记载太简略,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。

  复原工作进行中,100%复原无法实现

  1800年前的地动仪什么样?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。

  近代地震学奠基者、英国人米尔恩,曾经用立柱做过实验。但实验中立柱在受到轻微的震动后就会向四面乱倒,根本不能指示地动方向,后来他提出“悬垂摆理论”。1936年,燕京大学研究生院历史专业的学生王振铎画出了第一套自己复原的地动仪模型图稿,并在1951年根据“直立杆”模型的工作原理进行推断,做出了张衡地动仪的展览模型,陈列在中国历史博物馆。这一模型广为流传,但其真实性和工作原理一直受国内外科学家质疑。

  21世纪初,地球物理所研究员冯锐和他的课题组做了大量研究并做出复原模型,但学界对这一版本的模型同样存在质疑,认为其关键之处与原始文献记载不能密合。陈天嘉表示,100%还原难度比较大,目前确实没能实现完全的复原。

  最近一些年,尽管民众对地动仪的关注热度不减,但学界对张衡地动仪的关注热度有所减弱。对许多网友期盼的“复原地震仪实现地震监测和预报”,学界并不看好。在陈天嘉看来,科学界对张衡地动仪的研究和复原,历史意义多过现实意义。