张衡地动仪可以预测地震吗（历史张衡的地动仪）

最近，“地震”一词又频频登上热搜。

翻开我们五千年的地震历史，站在C位的那个人，叫“张衡”。他与他发明的“地动仪”，似乎是许多孩子对于地震知识的启蒙。

▲东汉时期著名天文学家张衡。

可是疑问也随之而来：既然“地动仪”对于监测地震非常灵敏，为何如今没有被普及？反倒是这段关于地动仪的内容，被悄然从教科书中删除了。这不禁引起了我们的疑问：地动仪，真的能准确预测地震吗？

教科书中的地动仪装置，外表像个酒坛。那酒坛上附有八条龙，每条龙嘴里含着一颗珠子。当某个方位将有地震时，其对应方位的龙嘴会自动打开，龙口中含着的珠子就会掉落至下方的蛤蟆口中。古人使用公元132年由东汉著名天文学家张衡发明的这套装置，来判断某方位将有地震发生。

▲外国领导人参观地动仪（王振铎模型）。

在历史上，记载了地动仪曾成功预测到一次地震。那天，一条龙嘴中的机关被触发了。但大家都没有感觉到地面有震动，大家觉得张衡骗了他们。但几天后突然使者送信来，说距离洛阳一千多里的金城、陇西一带发生了大地震，方位与被触发机关的龙嘴一致。自此以后，张衡被奉为中国古代地震第一人。

在2010年以前的人教版教材中，曾经介绍了张衡和他的地动仪。课文中是这样写的：

科学家张衡制造了一种仪器，能测定地震方向，叫做地动仪。这是世界公认的最早的地震仪器。

可是在2016年的部编本教材和2017年的统编本教材中，关于张衡和地动仪的这段介绍却被悄然移除了。难道地动仪是“不灵”了吗？

▲教科书中王振铎复原的地动仪模型，原理有误。

在西奇妹回答这个问题之前，我们先来看一段史料中关于地动仪的描述（太长可不看，直接看小妹的总结）。

《后汉书张衡传》：“阳嘉元年，复造候风地动仪。以精铜铸成，员径八尺，合盖隆起，形似酒尊，饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱，傍行八道，施关发机，外有八龙，首衔钢丸，下有蟾蜍，张口承之。其牙机巧制，皆隐在尊中，覆盖周密无际。如有地动，尊则振龙，机发吐丸，而蟾蜍衔之。振声激杨，伺者因此觉知。虽一龙发机，而七首不动，寻其方面，乃知震之所在。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。自此以后，乃令史官记地动所从方起。”

因为年代实在太过久远，张衡发明的地动仪一号机早已失传，他也没有留下图样或者详细描述。之前我们在教科书中看到的地动仪，是1951年由一个叫王振铎的人，根据这196个字，结合自己的想象复原而成的。随后这台地震仪的照片与介绍文字，被选入教科书上。但后来这台地动仪在学界的争议很大，因为它经过实际测试，仿佛无法使用。最终判定，这台于1951年由王振铎复原的地动仪模型，由于复原原理有误，所以从教科书中移除了。但我们认为虽然王振铎复原的地动仪无法“正常工作”，却不代表1800多年前的那台也“无法工作”。

▲教科书中王振铎复原的地动仪模型原理图，现认为有误。

此后，科学家与史学家合作，寻找问题的关键点。史书上那段关于地动仪的记载中，有一段写的十分暧昧：

中有都柱，傍行八道，，施关发机，外有八龙，首衔钢丸，下有蟾蜍，张口承之。

虽然史料中对于地动仪的外观描述极为详尽，但开头那句“中有都柱”，是什么意思？这个“都柱”部分，显然就是地动仪最核心的技术，也就是它的心脏。那么这颗“心脏”，是什么样的设计原理？用了什么材料？对此，我们一无所知。

其实，从1875年到现在的100多年间，有无数的科学家在这个领域进行探索。曾经有13种概念性的地动仪复原模型，包括王振铎的作品在内，都无法“正常工作”。大量的实验失败后，有些人已经不相信有地动仪的存在。

▲冯锐团队复原的地动仪及原理图，该模型现放置于国家地震局大厅之中。

但好在随着时间的流逝，我们的认知与科技也在不断进步。近年来，中国地震台网中心研究员冯锐及其团队发现了《后汉书·张衡传》撰写之前，有7份对地动仪有记载的古版刻本，说明史料记载不是孤证。他们坚信张衡地动仪肯定存在，而且是会工作的。于是，重新复制地动仪的工作，被再次提上日程。

2002年，由冯锐任课题组组长，组员有国家博物馆、河南省博物院、北京机械工业自动化所、清华大学美术学院等单位的专家们。经过专家们6年的通力合作，终于在2008年复原出一台能够正常工作的地动仪。这台1/6原大模型，如今被放置于国家地震局大厅之中。

▲除了地动仪，张衡还发明了浑天仪（上图）。

那么，王振铎和冯锐的复原模型，有何区别呢？

王振铎模型：即“都柱”是一个类似倒置酒瓶状的圆柱体，控制龙口的机关在“都柱”周围。这一种模型已被基本否定。

冯锐模型：即“都柱”是悬垂摆（见袁宏《后汉纪》），摆下方有一个小球，球位于“米”字形滑道交汇处（即《后汉书·张衡传》中所说的“关”），地震时，“都柱”拨动小球，小球击发控制龙口的机关，使龙口张开。另外，冯锐模型还把蟾蜍由面向樽体改为背向樽体并充当仪器的脚。该模型经模拟测试，结果与历史记载吻合。

这个原理，你们看懂了吗？

1800多年前的张衡，你得有多厉害？我们，差点就被你整疯了。

对此，你怎么看呢？欢迎留言给西奇妹，发表你的想法。

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作者：西奇妹

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