地动仪是中国东汉科学家张衡创造的一传世杰作。张衡所处的东汉时代,地震比较频繁。张衡对地震有不少亲身体验,为了掌握全国地震动态,他经过长年研究,终于在阳嘉元年(公元132年)发明了候风地动仪,这也是世界上的第一架地动仪 。
曾参与2005年版地动仪模型复原的中国地震台网中心研究员冯锐昨天表示,新的地动仪复原模型对地震是有反应的,这一点已得到多名院士专家的鉴定。“方舟子对地震这个领域并不了解。”冯锐说,他们利用在真实发生的地震中记录下来的地震波波长,以此为依据控制特殊振动台,完成对地动仪复原模型的检验。这是地震的“复现”,而不是简单的“模拟”。冯锐表示,如果要监测真实发生的地震,须建设地基等配套设施,然后将地动仪复原模型放在上面,但这样的监测实验耗资巨大,选址等问题也不好解决,“我们正在朝这个方向努力”。对于方舟子提出质疑的陇西地震,冯锐表示,据史料推测,这次地震发生在公元134年。冯锐强调,这些史料都是经专业的历史地震学专家审核过的。因年代久远,部分史料存在偏差在所难免,但当年陇西曾发生地震的结论没有问题。
后汉书记载为“员径八尺”。“员径八尺”是有不同的解释的。一段时期的主流解释说:“员是通假字。员径实际上是圆径。就是今天说的圆的直径。”尽管这种解释相当流行,但是,在考古发现放置候风地动仪的房基只有九尺宽以后,人们已经不再认为地动仪是一个庞然大物了。
员字的本意是周围。员径是周围的一圈的意思。现在常常使用的“幅员辽阔”这个词就是这个含义。这样一来,员径八尺的地动仪实际是周围八尺。可能暗合一尺一龙。看来这八尺不是信手拈来的。如果唯有这个八数和八龙无关,其余的都和八龙相关,这真有些说不过去。八尺是记载中的数值,那个尺是当时所使用的尺子。大概那时的一尺相当于今天SI制的23厘米多一点。因此八尺大概折合当今的59厘米的样子。这是一个确切的基数。以下为原内容。实为误也。
“圆径八尺”,“圆径”是圆周长,不是圆半径。圆周长八尺折合185公分,直径为60公分。这样大的仪器是合理的。1、我国最早的数学书籍《周髀算经》(约成书于公元前1世纪),记载圆周率是“径一周三”,三国时期,数学家刘徽认为“古之九数,圆周率三圆径率一,其术疏舛。”而把圆周率推算到3.1416,世界领先上千年。可见,现今和汉代对圆形各部术语不同,现在的圆周长当时叫做“圆径”、圆半径当时叫做“圆周”;2、一般是先制作仪器,之后根据仪器大小建筑专用安置房间。1975年,河南省考古队在洛阳市南郊,发掘出土了一座搭建在山坡上的建筑。这就是建于东汉建武元年“公元25年”著名的灵台。灵台是古时帝王用来观天象,占幸运,卜吉凶的高台建筑。经资料考证“张衡地动仪”也曾经放置在这里,并进行过地震观测。该建筑室内只有2.2米见方,地动仪若是半径八尺(1.85米),放进去就没有活动余地了,显然不合适,应该另建更大的。若直径是60公分,只占地面总面积的九分之一,还有很多空间,可放些配套设施,如计时刻漏等;3、任何器具以用为本,在完成功能的前提下又利于制作和操作,体积尽量小,不是越大越好。地动仪直径1.85米实无必要,而直径是60公分,无论是制作、搬运、安放、操作、观察等都方便。
“中有都柱”,指正中有都柱。“都柱”是专用名词。当时从西方传入一种杂技叫“都卢”,在张衡的《西京赋》里描写西京热闹景象时就有“都卢寻橦”,说的就是这种杂技,“寻”是攀援,“橦”是柱子,演员在柱子上攀援表演惊险动作。演员使用的柱子就叫“都柱”。都柱有两种,一种是上下端固定的,一种是上端固定下端游离,可自由摆动,后者表演难度更大。现在仍有该项目叫“爬杆”。都卢是音译,而都柱则是本地名称。就像“坦克”是外语音译,而其各种部件(履带、炮塔等)就用本国名称了。测定地动必须有个相对不动的物体,动体和不动体之间产生压力带动仪器活动。张衡设计地动仪时一定由此出发寻找目标,他在观看都卢表演时受到启发,或者进一步做了实验,晃动周围立柱时悬吊的都柱相对不动。因此利用了都柱原理。
都柱,
候风地动仪最主要的部分就是都柱。其结构未知。仅从外形看应该是一个柱子。这是毫无疑义的。关键是那个柱子如何候风。当它候到来风之后又是如何知会关去发机的呢?把它仅仅想成一个粗大的柱子是不是太天真了?都字的一个解释是“天子所宫曰都。”可以理解为“那个谁都管的‘头头’住的地方叫都”。如果地动仪的主管是候风“君”,它住在那个地方是不是可以叫“都”哇?如果候风君的宫殿是一个柱子的外型。把它叫“都柱”应该没有不可以的地方。以前解释都柱为“大柱子,粗大的柱子”这没有什么不对的地方。都柱看上去确实又高又粗(相对)。就像你看见某处的一个水塔或带有除尘的大烟筒。你一定不会反对水塔里边有提水的动力设备,不会反对烟筒里边有除尘、降低有害气体的净化设备。这样你也不会反对都柱里边有候风设备。又见“宫曰都”之宫乃一统称。故知都柱绝非一实芯吊柱也。都柱居中因“中有都柱”。因此推知其里必有候风设备。