大家知道,張衡地動儀是世界上第一臺地震儀,其實它的模樣和工作原理成為千古謎團。在1700多年前,地動儀在戰亂中消失,現在看到的是根據《後漢書》中僅有196個字的記載進行復原。
張衡所處的東漢時代,地震比較頻繁,張衡對地震有不少親身體驗。於是經過長年研究,終於在公元132年發明了地動儀──世界上第一架地震儀,併成功記錄到了多次地震活動,引起全國的重視。這比起西方國家用儀器記錄地震的歷史早一千七百多年。
張衡地動儀形狀像個酒罈子,四周鑄著八條龍,每條龍口裡含著一個小銅球,只要哪一條龍口中的銅球吐了出來,就預示著那個方向發生地震了。
雖然很厲害很輝煌,但地動儀究竟是什麼原理,內部是什麼構造,至今沒有統一的研究成果。可能大家會覺得很遺憾,其實也不是沒有記載,南北朝時期的《器準》,隋朝的《地動銅儀經》,都有記載,可惜唐以後兩書均失傳了。
今人研究也很火熱,影響比較大的主要有兩種:直立杆式和懸垂擺式。之前小學課本上還有王振鐸先生復原的直立杆式地動儀,結構簡單來說就是中心樹立一根柱,這根柱的高:直徑=40:1。哪個方位地震了,就往哪個方向倒,導致龍嘴裡的小球掉落進相應的蟾蜍嘴裡,從而測定方向。但這柱本身就立不穩,因而受到地動儀界學者的很多質疑。
張衡地動儀失傳多年,但很多人一直在研究它的工作原理,並想復原。1951年,考古學家王振鐸歷經數年,考證研究終於復原並製造的“張衡地動儀”模型,這就是現在大家經常看到的張衡地動儀形狀。
我們知道,張衡地動儀既不能記錄地震的發生時間,也不能記錄震級大小,更不能預測地震,實際上它是地震發生的驗證器。張衡的地動儀跟現代社會很多民間發明一樣,理論意義大於實際意義,只能算是一種創新,但恐怕未必有太多的實用性。
促使地動儀的發明的原因,恐怕還是中國古代的通訊問題。古代時期,由於沒有現代社會那麼多通訊裝置和條件,古代的通訊往往只能透過人來傳遞,可中國面積這麼廣大,單靠人力傳遞效率實在太慢。
例如,如果中國的邊境出了問題,送信的人騎馬,坐船,翻山越嶺,等到京城彙報的時候搞不好已經是一個月之後。等到京城政府高層做出分析判斷,在採取措施處理的時候,又會花費很多的時間。尤其是在派人前往邊境地區檢視的話,涉及到的時間花費就太多了,所以面對當時古代的地震和通訊情況,地動儀就是這樣問世的。