张衡地动仪到底长啥样?我们翻了 100 多年的历史
中国新闻网10-12

 

中新网客户端北京 10 月 12 日电 课本中的 " 张衡地动仪 " 最近成了舆论关注的焦点。

先是有报道称,2017 年投入使用的统编本初中历史教材七年级上册中,关于张衡地动仪的内容被删除。随后,人教社否认该消息,称课本中对地动仪有专门介绍。这引起了网友对地动仪的讨论。

那么,历史上真的存在地动仪吗?地动仪的复原又有什么样的故事?

史料中的地动仪

首先,关于地动仪,历史上确有记载,而且这样的记载见于多部史书。

2006 年,中国科学院教授冯锐等人在文章《地动仪史料和模型研究》中集纳了涉及地动仪的历史资料。

教科书中张衡的形象。

文章统计,自东汉末年到南北朝时范晔完成《后汉书》,撰写东汉史书的共有 13 家,其中涉及地动仪并今天可见的史料包括司马彪《续汉书》、袁宏《后汉纪》以及范晔《后汉书》。

这些史料中关于地动仪器形的记载大体相同。

三部书中都记载地动仪 " 圆径八尺 ",形似 " 酒尊 "。东汉一尺约 24 厘米,以此推算,地动仪直径接近 2 米。

出土的汉代酒尊形制。图片来源:《地动仪复原模型的造型设计》截图

关于地动仪 " 盖 " 的记录,三部史料基本相同,有说 " 合盖隆起 ",也有说 " 合盖充隆 "、" 其盖穹隆 "。总之就是上端的盖要隆起。

同时,书中皆载,地动仪 " 外有八龙首衔铜丸 "," 下有蟾蜍承之 "。这也就是我们经常见到的地动仪外有八条龙,每条龙下面对应一只蟾蜍。

而关于内部构造,三书均称," 樽中有都柱,傍行八道,施关发机 "。这里明确,地动仪的内部有 " 都柱 ",并通过 " 傍行八道 " 触动其中的机关,反馈地震方位。

关于地动仪长相的 N 个猜测

由于史料中的记载文字颇为简练,且至今未发现存世的地动仪图片,这为后世的复原工作带来了不小难度。

也正因此,对于已复原出的地动仪来说,从不缺少争议。

按王振铎的考证,近代复原地动仪最早的是日本人服部一三。有记载显示,他在 1875 年就对地动仪外形进行了复原。

图片来源:王振铎《张衡候风地动仪的复原研究》截图

服部一三将地动仪设计成类似桶状,立雕的龙头和蟾蜍已基本符合今天人对地动仪的认知。

此后,英国地震学家米伦也尝试了对地动仪的复原。在 1883 年出版的《地震及其他地动》一书中,收录了他对地动仪的复原图式。他的设计采用悬垂法,并将悬摆突出到仪体外端。

图片来源:王振铎《张衡候风地动仪的复原研究》截图

而中国近代可考的对地动仪的复原,始于建筑师吕彦直在 1917 年发表的设计图。从图式来看,其复原的地动仪基本与米伦所复原的式样相同,只是对其艺术装饰和部分结构进行了补充。

图片来源:王振铎《张衡候风地动仪的复原研究》截图

到 1936 年,考古学家王振铎已对地动仪进行复原。该复原器外形看起来更像一个瓶," 瓶 " 外不见全龙,只有龙头,即便是从外观上看,和十几年后王振铎重新设计复原的地动仪有较大差别。

图片来源:王振铎《张衡候风地动仪的复原研究》截图

王振铎自己也在此后的文章中否定了这版地动仪,并称是 " 初步的尝试 " 且存在 " 严重错误 "," 主要是因袭了米伦悬摆的推断,对倒摆认识不足,故复原成了复合悬摆 "。

图片来源:王振铎《张衡候风地动仪的复原研究》截图

1937 年,日本地震学家 c 原尊礼尝试尝试复制地动仪的内部构造,并以 " 近代的无定向倒摆 " 原理解释仪器测震的原因。

两年后,日本地震学家今村明恒对近代复原的地动仪进行分析,并在 ?c 原设计的基础上进行了进一步设计。

图片来源:王振铎《张衡候风地动仪的复原研究》截图

不过这两款日本专家设计的地动仪主要对内部构造进行了探索,外观并未严格按照史料中记载来制作。尤其是今村明恒的设计,基本没有一般人想象的地动仪外观。

1951 年,王振铎基本推翻了自己 1936 年复原的地动仪,重新设计了一版。这次的复原作品后来被收录到课本中,也成为了大多数人记忆中地动仪的样子。

图片来源:王振铎《张衡候风地动仪的复原研究》截图

探索从未停止

王振铎 1951 年复原的地动仪采用 " 直立杆原理 "。但这样的复原并非完美。

《华西都市报》的报道指出,王振铎虽然根据古籍记载复原出了地动仪的模型,但是因为模型内部结构缺乏合理性,所以其龙口中的铜丸无法吐下来,也就无法检测地震。

这以后,专家们对于地动仪复原的探索也并未停止。

图片来源:《地动仪的史料和模型研究》截图

物理学家李志超 1994 年提出自由杆模型。王湔则借鉴了现代地震仪的垂直摆结构,设置了 4 个重摆锤,再通过一系列装置触发直立杆倾倒。

图片来源:《地动仪复原模型的造型设计》截图

2009 年,正式开馆的中国科技馆新馆展示了新的地动仪模型。该模型由中国科学院教授冯锐团队复原。

观众可以亲自动手按下按钮,观察在不同波型下地动仪的不同反应――只有横波到来它才吐丸,其他来自纵波的震动,都无法使地动仪有任何反应。这意味着,类似关门、汽车过境、巨大的炮声等都不会干扰到地动仪。

不过有报道指,学界对这一版本的模型同样存在质疑。

冯锐及其团队在一篇相关论文中这样写道,"19 世纪服部一三把文字变成了猜想图形,20 世纪王振铎把图形变成了展览模型 ",而复原研究本身就 " 是一个不断深化认识、不断逼近历史的过程 "。

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评论
ZA管小米四叫血魔神
昨天
小时候,曾经模拟过张衡的画像
用户*9718
昨天
其实在前面加上想象图即可,想象并非不严谨,比如空中花园多国教材上面均配以想象图,我们的教材选取的是世界上主流的那副,毕竟年代久远详细资料已经失传,后人未考古发现详细资料前仅能靠想象推测。
洛克洛
10-12
评论已删除
AZ
10-12
古人智慧不是我们可以想象的,比如都江堰,别说把现在一群博士生凑到一起,就算是一群院士也整不出来啊[黑脸][黑脸][黑脸]何况当时没现在发达,更没有西方自然学科系统化,也没有现在的计算测量工具
Lpneumophila
10-12
散了吧,历史课本已经把地动仪删了
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