沈慈七

在西方科學(xué)史中，人類真正開(kāi)始以儀器觀測(cè)地震的歷史，要從19世紀(jì)算起。然而距今1800多年前，中國(guó)東漢博物學(xué)家張衡制造了候風(fēng)地動(dòng)儀（古時(shí)稱地震為地動(dòng)），它非常神奇，可以檢測(cè)到地震發(fā)生的方位，被譽(yù)為世界上第一臺(tái)地震檢測(cè)儀器。這一直被認(rèn)為是中國(guó)古代科學(xué)的偉大成就。

神奇的地動(dòng)儀

公元78年，張衡生于河南南陽(yáng)，為當(dāng)?shù)卮笮蘸兰澴拥?。他自幼聰敏好學(xué)，游歷多地，在文學(xué)、算學(xué)、天文、地理、機(jī)械制造等方面都頗有建樹(shù)。公元112年，34歲的張衡經(jīng)舉薦入京，進(jìn)入朝廷做了郎中，后升遷至太史令，主要觀測(cè)天象、編訂歷法（東漢太史令不擔(dān)負(fù)修史職分）。在此期間，他改進(jìn)并重造了一臺(tái)渾天儀，以水驅(qū)動(dòng)而演示天象；他還著書(shū)立說(shuō)，寫(xiě)了中國(guó)第一本描述天體運(yùn)行的書(shū)《靈憲》，提到月亮本身不發(fā)光，只是反射太陽(yáng)光而已，并解釋了月食的成因，這種解釋即使在今天也非?？茖W(xué)。

張衡發(fā)明候風(fēng)地動(dòng)儀的故事記載在《后漢書(shū)》里，根據(jù)記載，這個(gè)地動(dòng)儀發(fā)明于公元132年，用精銅鑄成，形似酒樽，直徑約2米，周身刻以山龜鳥(niǎo)獸的篆文，作為裝飾形象，內(nèi)部則是“中有都柱，傍行八道，施關(guān)發(fā)機(jī)”。這八道分別對(duì)應(yīng)八個(gè)方位，每個(gè)方位均對(duì)應(yīng)一條口含銅珠的龍首，龍首下方各有一只張著大嘴的蟾蜍與其對(duì)應(yīng)。任何一方如有地震發(fā)生，該方向龍口所含銅珠即會(huì)掉下，落入蟾蜍口中。由此，人們便可知哪里發(fā)生了地震。

張衡時(shí)任太史令，他發(fā)明了這臺(tái)精妙的儀器后，就命名為候風(fēng)地動(dòng)儀，字面上理解就是“以風(fēng)觀測(cè)地動(dòng)的儀器”，或者可理解為“地震的風(fēng)標(biāo)”。當(dāng)時(shí)，人們相信地震與空氣運(yùn)動(dòng)有關(guān)，與上天的啟示有關(guān)。張衡就認(rèn)為地震是上天啟示“天子”的征兆，用來(lái)警告朝廷失政，奸臣弄權(quán)，那么檢測(cè)地震自然就能警示朝廷，匡正社稷。

這種看法與中國(guó)傳統(tǒng)觀念息息相關(guān)?！捌教煜隆笔撬惺孔拥慕K極目標(biāo)，征戰(zhàn)沙場(chǎng)，求學(xué)為官，以及技藝發(fā)明都為此目標(biāo)而服務(wù)。所以，張衡發(fā)明地動(dòng)儀主要目的不是測(cè)量地震，而是為了通過(guò)自然災(zāi)難來(lái)警告朝廷。

《后漢書(shū)》還記載道：曾經(jīng)有一條龍的銅珠突然掉下，落入蟾蜍之嘴，然“地不覺(jué)動(dòng)”，洛陽(yáng)的朝臣們因此覺(jué)得地動(dòng)儀不足信，但是幾天之后，一騎快馬駛?cè)刖┏牵尻?yáng)），消息送達(dá)，果然隴西（今甘肅省內(nèi)，距洛陽(yáng)700千米）發(fā)生了地震，于是眾人都服其神妙。

地動(dòng)儀只是傳說(shuō)？

然而，這個(gè)地動(dòng)儀的原理究竟是什么，史書(shū)上也記載不詳，導(dǎo)致一些科技史專家對(duì)其是否真的存在過(guò)產(chǎn)生懷疑。

關(guān)于地動(dòng)儀的全部描述，《后漢書(shū)》僅僅用了196個(gè)字，其中關(guān)于外觀的描述占據(jù)了很多篇幅，而描寫(xiě)內(nèi)部構(gòu)造的，卻只有幾個(gè)字?！爸杏卸贾?，傍行八道，施關(guān)發(fā)機(jī)”基本就是地動(dòng)儀的內(nèi)部構(gòu)造了。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，最關(guān)鍵的部分是中間那根柱，它最先感受到地震波，然后經(jīng)過(guò)一系列力學(xué)傳導(dǎo)，最終“施關(guān)發(fā)機(jī)”觸動(dòng)龍嘴，從而掉落銅珠?？茖W(xué)家推測(cè)，這根柱必定是一個(gè)非常靈敏的擺。當(dāng)遠(yuǎn)處的地震波傳來(lái)，輕微的震感連人尚且感覺(jué)不到時(shí)，什么樣的機(jī)械構(gòu)造使得這根擺能感覺(jué)得到，并且有足夠的能量觸發(fā)機(jī)關(guān)？它靈敏到了什么程度？這是對(duì)地動(dòng)儀機(jī)械構(gòu)造的疑惑，至今沒(méi)有答案。

另外一個(gè)疑惑，就是關(guān)于地動(dòng)儀檢測(cè)隴西地震的實(shí)例。《后漢書(shū)》作者是范曄，寫(xiě)于公元440年左右（南北朝初期），此時(shí)東漢早已滅亡，張衡也已去世300年了?！逗鬂h書(shū)》問(wèn)世之前，關(guān)于此次地震檢測(cè)的記錄，不見(jiàn)于其他任何史料?！逗鬂h書(shū)》的參考資料大部分來(lái)源于《續(xù)漢書(shū)》，這部書(shū)寫(xiě)于公元300年左右。作者司馬彪在《續(xù)漢書(shū)》記載了地動(dòng)儀的構(gòu)造，但關(guān)于檢測(cè)隴西地震的記錄，卻絲毫不見(jiàn)。

《后漢書(shū)》在記載地動(dòng)儀神奇預(yù)測(cè)隴西地震之事時(shí)，并未提到具體年份。根據(jù)文獻(xiàn)記載，在公元132—139年間中國(guó)共發(fā)生過(guò)7次地震，其中138年在隴西發(fā)生了一次破壞性的大地震，很多學(xué)者以為地動(dòng)儀檢測(cè)到的就是這次地震。但當(dāng)時(shí)洛陽(yáng)也具有強(qiáng)烈的震感，并不是《后漢書(shū)》所說(shuō)的那樣，洛陽(yáng)“地不覺(jué)動(dòng)”，地動(dòng)儀檢測(cè)的顯然不是指這次地震。

另有學(xué)者提出，公元134年隴西也發(fā)生過(guò)一次震級(jí)不算大的地震，恰是這次地震，京都洛陽(yáng)沒(méi)有震感，卻被地動(dòng)儀檢測(cè)到了。只是，這次地震并無(wú)文獻(xiàn)明確記載，學(xué)者是根據(jù)《后漢書(shū)》間接推測(cè)出來(lái)的。這唯一的一次實(shí)例究竟是真實(shí)的還是范曄虛構(gòu)的，只能存疑。

第三個(gè)疑惑，就是今天復(fù)制的地動(dòng)儀沒(méi)有一個(gè)對(duì)地震有反應(yīng)。在中國(guó)，著名的古代科技史學(xué)家王振鐸分別于20世紀(jì)30年代和50年代，利用不同的機(jī)械原理，復(fù)制過(guò)兩個(gè)候風(fēng)地動(dòng)儀，但這兩個(gè)地動(dòng)儀對(duì)檢測(cè)地震沒(méi)有絲毫反應(yīng)。1976年中國(guó)發(fā)生了毀滅性的唐山大地震，造成數(shù)十萬(wàn)人死亡，震感極其強(qiáng)烈，北京都能明顯感覺(jué)到。當(dāng)時(shí)王振鐸復(fù)制的第二個(gè)地動(dòng)儀就放在北京，但它對(duì)唐山大地震沒(méi)有絲毫反應(yīng)。

2005年，在退休的地球物理學(xué)家馮銳領(lǐng)導(dǎo)下，中國(guó)科學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)再次復(fù)制出一個(gè)候風(fēng)地動(dòng)儀，現(xiàn)在陳列于北京科技館，向公眾展出。但是，它仍然沒(méi)有檢測(cè)到一次地震，包括2008年四川汶川大地震。

在英國(guó)，倫敦自然歷史博物館也收藏了一個(gè)候風(fēng)地動(dòng)儀，這是借鑒王振鐸，在其第一個(gè)地動(dòng)儀的基礎(chǔ)上，由英國(guó)廣播公司電視節(jié)目組于20世紀(jì)70年代制造的。同樣，這個(gè)地動(dòng)儀也沒(méi)有檢測(cè)到一次地震。當(dāng)然，這或許不太意外，畢竟英國(guó)很少發(fā)生地震。

然而，這表明關(guān)于地震的獨(dú)特發(fā)明，不僅使中國(guó)人著迷，也使世界其他國(guó)家的人著迷，那么這是否也表明，恰恰是這種著迷，使地動(dòng)儀“誕生”并廣為流傳呢？

從歷史上看，神秘的地動(dòng)儀成了張衡永久而輝煌的“遺產(chǎn)”，但它始終是個(gè)謎。一方面，縱觀整個(gè)中國(guó)歷史，關(guān)于地動(dòng)儀及其檢測(cè)地震的記載僅此一例，之后它就消失在歷史的長(zhǎng)河，無(wú)影無(wú)蹤。另一方面，現(xiàn)代地震學(xué)家對(duì)地動(dòng)儀的機(jī)械原理及其構(gòu)造，至今無(wú)法達(dá)成一致意見(jiàn)。也許，張衡的地動(dòng)儀僅僅是個(gè)傳說(shuō)。