圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

圖1、圖2為《地動(dòng)儀》紀(jì)念封。 （圖片由中國(guó)集郵有限公司提供）

圖3、圖4、圖5分別為張衡紀(jì)念郵票，張衡地動(dòng)儀王振鐸、馮銳復(fù)原模型。（圖片由作者提供）?

?

石破天驚

馬國(guó)馨院士篆刻?

余生趣潭

地震，又稱地動(dòng)、地振動(dòng)，是地殼快速釋放能量過(guò)程中造成的振動(dòng)，其間會(huì)產(chǎn)生地震波的一種自然現(xiàn)象。地震常常造成嚴(yán)重房屋倒塌、人員傷亡，能引起火災(zāi)、水災(zāi)、有毒氣體泄漏、細(xì)菌及放射性物質(zhì)擴(kuò)散，還可能造成海嘯、滑坡、崩塌、地裂縫等次生災(zāi)害。

早在3000年前，《詩(shī)經(jīng)·小雅·十月之交》里的詩(shī)句形象描述了地震摧折山陵的巨大破壞性：“燁燁震電，不寧不令。百川沸騰，山冢崒崩。高岸為谷，深谷為陵。哀矜之人，胡憯莫懲？”

地球上每天要發(fā)生上萬(wàn)次的地震。其中絕大多數(shù)地震由于震級(jí)太小或震中太遠(yuǎn)，以至于人們感覺(jué)不到，必須用地震儀才能記錄下來(lái)；不同類型的地震儀能記錄不同強(qiáng)度、不同遠(yuǎn)近的地震。世界上運(yùn)轉(zhuǎn)著數(shù)以千計(jì)的各種地震儀器，日夜監(jiān)測(cè)著地震的動(dòng)向。

我國(guó)東漢正是地震異常高發(fā)的時(shí)期。從公元92年起短短30多年間，東漢共發(fā)生26次破壞性較大的地震，災(zāi)異頻仍導(dǎo)致人心惶惶、政局不穩(wěn)。在此時(shí)代背景下，張衡（公元78年—公元139年）于公元132年創(chuàng)制的地動(dòng)儀應(yīng)運(yùn)而生，為中國(guó)古代科技史寫下光輝而神秘的一頁(yè)。

史載東漢陽(yáng)嘉三年十一月十一日（公元134年12月13日），隴西漢陽(yáng)（今甘肅天水）發(fā)生地震，距其震中500千米的東漢首都長(zhǎng)安，通過(guò)張衡創(chuàng)制的地動(dòng)儀測(cè)出了地震信息。在那個(gè)以驛馬為信息傳遞手段的時(shí)代，對(duì)于一個(gè)幅員遼闊的國(guó)家而言，張衡地動(dòng)儀利用地震波作為信息載體實(shí)現(xiàn)了地震信息傳遞速度數(shù)量級(jí)的增加，這是地震災(zāi)害監(jiān)測(cè)方式的一個(gè)革命性進(jìn)步。近代著名地學(xué)家翁文灝的詩(shī)詞準(zhǔn)確地指出了張衡地動(dòng)儀的這一重要意義：“地動(dòng)隴西起，長(zhǎng)安覺(jué)已先，微波千里發(fā)，消息一機(jī)傳?！?/span>

1951年，我國(guó)著名博物館學(xué)家、古代科技史學(xué)家王振鐸根據(jù)古籍《后漢書·張衡列傳》記載候風(fēng)地動(dòng)儀共196字和《后漢紀(jì)》《續(xù)漢書》等記載，在中國(guó)歷史博物館首次復(fù)原了張衡發(fā)明創(chuàng)造的測(cè)定地震源的地動(dòng)儀。

地動(dòng)儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)很精巧，主要是中間的“都柱”（類似慣性運(yùn)動(dòng)的擺）和它周圍的“八道”（裝置在擺的周圍和儀體相接連的8個(gè)方向的8組杠桿機(jī)械）。外面相應(yīng)設(shè)置8條龍，盤踞在8個(gè)方位上。每個(gè)龍頭的嘴里含有一個(gè)小銅球，每個(gè)龍頭下面都有一只蟾蜍張口向上。如果什么地方發(fā)生了強(qiáng)烈的地震，傳來(lái)地震的震波，“都柱”偏側(cè)觸動(dòng)龍頭的杠桿，使處在那個(gè)方位的龍嘴張開(kāi)，銅球便“當(dāng)啷”一聲掉在下面的蟾蜍口里。這樣，觀測(cè)人員根據(jù)銅球“震聲激揚(yáng)”知道什么時(shí)間、什么方位發(fā)生了地震。中外學(xué)者對(duì)張衡的地動(dòng)儀一致給予很高的評(píng)價(jià)，認(rèn)為它是利用慣性原理設(shè)計(jì)制造的，基本構(gòu)造符合物理學(xué)的原理，能探測(cè)地震波的首先主沖方向。和外國(guó)相比，張衡地動(dòng)儀要比西方類似儀器的出現(xiàn)，早約1700年。后來(lái)，2005年學(xué)者馮銳等又另有模型復(fù)原。

作為東漢時(shí)期杰出的天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、發(fā)明家、地理學(xué)家、文學(xué)家，張衡在天文學(xué)方面著有《靈憲》《渾儀圖注》等；數(shù)學(xué)著作有《算罔論》；文學(xué)作品以《二京賦》《歸田賦》等為代表，與司馬相如、揚(yáng)雄、班固并稱“漢賦四大家”。張衡為中國(guó)天文學(xué)、機(jī)械技術(shù)、地震學(xué)的發(fā)展作出了杰出的貢獻(xiàn)，發(fā)明了地動(dòng)儀、改進(jìn)渾天儀，成為東漢中期渾天說(shuō)的代表人物之一，后人譽(yù)其為“木圣”或“科圣”。由于他的貢獻(xiàn)突出，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)將月球背面的一個(gè)環(huán)形山命名為“張衡環(huán)形山”，太陽(yáng)系中的1802號(hào)小行星命名為“張衡星”。后人為紀(jì)念張衡，在河南南陽(yáng)修建了張衡博物館。郭沫若評(píng)價(jià)他為“如此全面發(fā)展之人物，在世界史中亦所罕見(jiàn)，萬(wàn)祀千齡，令人景仰”。

（作者系國(guó)家教育咨詢委員會(huì)委員，中國(guó)科技館原館長(zhǎng)、研究員）

歡迎掃碼關(guān)注深i科普！

我們將定期推出

公益、免費(fèi)、優(yōu)惠的科普活動(dòng)和科普好物！