地動隴西起 長安覺已先——中國古代重要科技發明創造（九）
時間：2023-08-21 14:34:25
圖1
(資料圖片)
圖2
圖3
圖4
圖5
圖1、圖2為《地動儀》紀念封。 （圖片由中國集郵有限公司提供）
圖3、圖4、圖5分別為張衡紀念郵票，張衡地動儀王振鐸、馮銳復原模型。（圖片由作者提供）
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余生趣潭
地震，又稱地動、地振動，是地殼快速釋放能量過程中造成的振動，其間會產生地震波的一種自然現象。地震常常造成嚴重房屋倒塌、人員傷亡，能引起火災、水災、有毒氣體泄漏、細菌及放射性物質擴散，還可能造成海嘯、滑坡、崩塌、地裂縫等次生災害。
早在3000年前，《詩經·小雅·十月之交》里的詩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？”
地球上每天要發生上萬次的地震。其中絕大多數地震由于震級太小或震中太遠，以至于人們感覺不到，必須用地震儀才能記錄下來；不同類型的地震儀能記錄不同強度、不同遠近的地震。世界上運轉著數以千計的各種地震儀器，日夜監測著地震的動向。
我國東漢正是地震異常高發的時期。從公元92年起短短30多年間，東漢共發生26次破壞性較大的地震，災異頻仍導致人心惶惶、政局不穩。在此時代背景下，張衡（公元78年—公元139年）于公元132年創制的地動儀應運而生，為中國古代科技史寫下光輝而神秘的一頁。
史載東漢陽嘉三年十一月十一日（公元134年12月13日），隴西漢陽（今甘肅天水）發生地震，距其震中500千米的東漢首都長安，通過張衡創制的地動儀測出了地震信息。在那個以驛馬為信息傳遞手段的時代，對于一個幅員遼闊的國家而言，張衡地動儀利用地震波作為信息載體實現了地震信息傳遞速度數量級的增加，這是地震災害監測方式的一個革命性進步。近代著名地學家翁文灝的詩詞準確地指出了張衡地動儀的這一重要意義：“地動隴西起，長安覺已先，微波千里發，消息一機傳?！?/p>
1951年，我國著名博物館學家、古代科技史學家王振鐸根據古籍《后漢書·張衡列傳》記載候風地動儀共196字和《后漢紀》《續漢書》等記載，在中國歷史博物館首次復原了張衡發明創造的測定地震源的地動儀。
地動儀的內部結構很精巧，主要是中間的“都柱”（類似慣性運動的擺）和它周圍的“八道”（裝置在擺的周圍和儀體相接連的8個方向的8組杠桿機械）。外面相應設置8條龍，盤踞在8個方位上。每個龍頭的嘴里含有一個小銅球，每個龍頭下面都有一只蟾蜍張口向上。如果什么地方發生了強烈的地震，傳來地震的震波，“都柱”偏側觸動龍頭的杠桿，使處在那個方位的龍嘴張開，銅球便“當啷”一聲掉在下面的蟾蜍口里。這樣，觀測人員根據銅球“震聲激揚”知道什么時間、什么方位發生了地震。中外學者對張衡的地動儀一致給予很高的評價，認為它是利用慣性原理設計制造的，基本構造符合物理學的原理，能探測地震波的首先主沖方向。和外國相比，張衡地動儀要比西方類似儀器的出現，早約1700年。后來，2005年學者馮銳等又另有模型復原。
作為東漢時期杰出的天文學家、數學家、發明家、地理學家、文學家，張衡在天文學方面著有《靈憲》《渾儀圖注》等；數學著作有《算罔論》；文學作品以《二京賦》《歸田賦》等為代表，與司馬相如、揚雄、班固并稱“漢賦四大家”。張衡為中國天文學、機械技術、地震學的發展作出了杰出的貢獻，發明了地動儀、改進渾天儀，成為東漢中期渾天說的代表人物之一，后人譽其為“木圣”或“科圣”。由于他的貢獻突出，國際天文學聯合會將月球背面的一個環形山命名為“張衡環形山”，太陽系中的1802號小行星命名為“張衡星”。后人為紀念張衡，在河南南陽修建了張衡博物館。郭沫若評價他為“如此全面發展之人物，在世界史中亦所罕見，萬祀千齡，令人景仰”。
（作者系國家教育咨詢委員會委員，中國科技館原館長、研究員）
