七十年來，中國人「設計」了多少款地動儀

序

近日，關於張衡地動儀的爭議再度升溫：

復原工作再啟動 張衡地動儀被歷史課本刪除

2017年秋天投入使用的統編本初中歷史教科書七年級上冊中，關於張衡和候風地動儀的內容，被刪除。那個被印在教材上影響了幾代中國人、由王振鐸復原、以「直立桿」為理論基礎製作的地動儀模型，開始淡出當代青少年的視野。

實際上，近年來，王振鐸所造的地動儀模型一直非議不斷。為復原出更具科學性、更接近史籍記載中的候風地動儀，早在2003年，中國科學院教授馮銳就重啟了「張衡地動儀」探索證明之路。2009年9月20日，中國科技館新館開幕，新的地動儀模型與觀眾見面。

目前，關於地動儀的探索復原工作一直在繼續。

http://news.sina.com.cn/s/2018-10-09/doc-ihkvrhpt2406024.shtml

人教社回應張衡及地動儀教材被刪：並未消失，系調整編排

據人教社的回應，張衡等人物都並未「消失」。關於張衡和地動儀的內容，統編版小學道德與法治教材五年級上冊專門設置了「古代科技 耀我中華」一課，介紹扁鵲、張仲景、華佗、李時珍、孫思邈等著名醫學家，張衡、祖沖之、畢昇、蔡倫等古代科技巨人及科技成就。其中，還專門講述了張衡和他發明的地動儀，指出其對科技的重大貢獻，同時設計學習活動，引導學生追求真理，獻身科技，「要像張衡一樣，善於觀察，善於思考，做一個有心人」。教材中還設置相關欄目，介紹國際上用張衡、祖沖之的名字命名了月球上的環形山。

https://www.guancha.cn/society/2018_10_09_474769.shtml

雖然地動儀並未完全退出課本，但從歷史書轉進到德育課，從強調科技水平變成道德說教：「要像張衡一樣，善於觀察，善於思考，做一個有心人」，似乎說明地動儀的「復原」工作並不順利，很可能最新的設計圖依然無法實現古書中傳說的功能。

「復原」古代設備，為什麼要設計呢？因為……我們常見的地動儀完全是19-20世紀的產物。

1

張衡挖坑後人填

一提到張衡地動儀，大家腦中浮現的都是下面的模樣：

其實，這是1951年設計復原的地動儀模型。當時中央要求製作一系列能代表古代文明高度的器物復原，候風地動儀便是其中之一。文化部文物局博物館處處長王振鐸接下了這個任務。1951年王振鐸做出了張衡候風地動儀1：10木製模型，該模型一出，便成為宣傳我國歷史文明高度的經典標誌之一：

 1953年「偉大的祖國」系列部分郵票

王振鐸敢接這個任務，倒也有點歷史淵源——他從民國時期就曾鑽研張衡候風地動儀的復原，1936年曾按懸垂擺原理做過一版地動儀設計，在連桿傳動上犯了錯誤，實現不了，且與史書描述有出入。解放後，在任務壓力下，王振鐸選擇了與史書描述接近的主流思路——立柱方案，他按照日本萩原尊禮在1937年復原地動儀的直立桿原理，參照服部三一在1875年繪製的外形，製作了今天眾所周知的地動儀模型。

1936王振鐸懸垂擺模型（左）與1963王振鐸倒立擺模型（右）

王振鐸1951版地動儀，甚至成為了我國地震學會的徽記：

中國地震學會徽記

然而，這版內外皆從日本學來的地動儀根本動不起來。尤其尷尬的是，在1988年我國將復原地動儀模型送到日本奈良展覽時，解說員要用木棍捅「龍口」，才能讓銅丸落下。用中國地震學奠基人傅承義院士的話說，「房梁下吊塊肉都比你那個模型強」。

輸給一塊肉也不要緊，因為別人不見得更強。19世紀後期以來，中國、日本、英國很多學者都對歷史記載的地動儀進行了復原討論，提出了一個又一個假想。僅在近幾十年，就有若干遠比王振鐸1951年版更複雜的設計——

雖然無非是一塊肉和兩塊肉的區別。

 近幾十年中外有關地動儀的復原設計

史書上記載的簡單，所以人民群眾也低估了地動儀的門檻，幾十年來也不斷有民間高手公布自己的設想：

2011年湖南省益陽市南縣職業中專語文教師黃佑軍的地動儀設計

近年來，中國地震局地球物理研究所的馮銳等人在多方協作下，提出了鏈式懸掛的新模型，並通過振動台進行了有效性模擬驗證：

馮銳新版地動儀復原模型

2

追之不及

1875年日本人服部一三根據《後漢書·張衡傳》開始地動儀復原工作，開始了「追趕漢朝」的努力，100多年過去了。在全球學者努力下，用現代地震理論倒推古代技術，終於出現一版能通過振動台模擬的地動儀，是不是快追上張衡了？

不行。

首先這一版模型也還沒經過地震「實戰」測試，其次製造中應用了許多現代才有的加工技術，如曲狀滾珠深孔構造，最多只能算是原理測試。

其次，馮銳新版地動儀其實是一台近代地震儀，應用相同的懸擺錘原理工作。而《後漢書·張衡傳》原文是「中有都柱」，而非「中懸都柱」。古書還說要有固定的八個方向顯示地震，這也是約束立柱而不是懸擺的方案。就算用馮版方案造出了地動儀，恐怕也很難和古書記載對應。

一百多年來全球復原地動儀屢戰屢敗並非偶然。之前一兩千年，在中國多個朝代的無數聰明人，也前仆後繼地跪在了地動儀面前。

在《北齊書》與《北史》中，提到了信都芳撰《器准》，臨孝恭撰《地動銅儀經》，都有研究地動儀的記錄。但信都芳只是論述原理，臨孝恭是個玩占卜的，且這二位的著作失傳較早，連宋朝學者都不知道其中的內容。

宋末元初的周密傾慕古人，也花費心血用於琢磨地動儀，最後覺得很扯。周密在《齊東野語》中，直接質問為何渾天儀能代代相傳，隔壁的地動儀就不行？古書上說，地動儀原理是所謂陰陽二氣的「候風」，震源離京都那麼遠，陰陽二氣有足夠的能量推動儀器？

靈台遺迹平面圖，

渾天儀

隔壁就是

到了清朝乾嘉年間，學者考據之風盛行，在整理、重現古代科技資料方面取得了巨大成就。何琇在《樵香小記》中提出了與周密相似的質問，畢竟數千里外的「氣」觸發裝置，怎麼看也沒有可行性。阮元在《續略人傳》序中，直接用「地動天不動之儀」來試圖解釋地動儀。之後就是中外科學家的各種現代設計了。

3

原始材料的糾結

地動儀之所以難造，是因為後世學者都想按照古文獻記載來設計。乍一看，後漢書已經繪聲繪色詳細描述了地動儀原理，還可以精確定位時間、地點、事件，可信度似乎應該很高。然而用多個漢朝文獻互相比對，張衡地動儀的故事似乎原本就有問題，需要後人不斷「打補丁」才能勉強說通。

《後漢書·張衡傳》有關地動儀原文如下：

陽嘉元年，復造候風地動儀，以精銅製成，圓徑八尺，合蓋隆起，形似酒樽，飾以篆文、山龜、鳥獸之形。中有都柱，旁行八道，施關發機；外有八龍，首銜銅丸，下有蟾蜍，張口承之。其牙機巧制，皆隱在樽中，覆蓋周密無際。如有地動，樽則振，龍機發，吐丸而蟾蜍銜之，振聲激揚，伺者因此覺知。雖一龍發機，而七首不動，尋其方向，乃知震之所在，驗之以事，合契若神，自書典所記，未之有也。嘗一龍發機，而地覺不動，京師學者，咸怪其無征；後數日驛至，果地震隴西，於是皆服其妙。自此以後，乃令史官記地動所從方起。

按史料，地動儀製成後被安置在洛陽。東漢末年洛陽曆經戰火洗劫，到了公元418年，劉裕北伐攻佔長安，獲取了張衡渾天儀、土圭等天文儀器，卻唯獨沒有地動儀，這說明在范曄寫《後漢書》之前，地動儀已經失傳，范曄可能只是從口耳相傳的故事中，選出了這麼一段技術描述。

按照范曄描述，地動儀測量隴西地震的「皆服其妙」事件，對應的是公元138年龍溪地震，這一點李約瑟也贊同。然而按《後漢書·本紀》與《後漢書·五行志》記載，這次地震洛陽有明顯震感，並非「地覺不動」。

更尷尬的是，在嘉陽元年（公元132年）地動儀製成後，《後漢書》中記載的地震有30次，京師洛陽就有20次，再無地動儀參與觀測的記錄。

有人給張衡的故事做註解，稱 「皆服其妙」是在張衡死後的公元143年：

地動儀事件表

然而如果這樣就得面臨更尷尬的事實，如果公元143年才「皆服其妙」，那138年地震地動儀有沒有反應？

地動儀如果是一個有效的儀器，必定會增加中央政府對地方地震信息的掌握。然而，把《後漢書·五行志》中的地震記載與地方史料比對，在地動儀製成的陽嘉元年之後，地方地震只有20%被中央機關記載，比造出地動儀之前還低（嘉陽元年前高於35%），難道地震儀是個催眠儀器？

4

測量地震

歷史事件不能脫離歷史背景而存在，地動儀的考據，也必須結合漢朝文化來分析。

漢朝是中國最早的穩定統一王朝，還不是完全的世俗政權，文化上繼承了先秦很多神秘主義元素，如讖緯學，甚至因此讓王莽當了皇帝。按照讖緯理論，天地災變和人間王朝的人事變動很有關係。朝廷上強勢的一方經常以地震為借口，逼迫其他權貴辭職甚至自殺。

對於漢朝高官來說，地震觀測絕不是簡單的自然科學研究：

和帝永元四年六月丙辰，郡國十三地震。《春秋漢含孳》曰：「女主盛，臣制命，則地動坼，畔震起，山崩淪。」是時，竇太后攝政，兄竇憲專權，將以是受禍也。後五日，詔收憲印綬，兄弟就國，逼迫皆自殺。

——《後漢書》志第十六·五行四

對於後世讀者來說，張衡是漢朝的科學家、工程師和文學家。但對於當時的人來說，他的身份首先是世家子弟、省部級高官。官場浮沉幾十年，張衡必然非常清楚地震觀測對政壇的衝擊。如果說他僅僅為了滿足自己的好奇心就製造地動儀，這也不是一個符合邏輯的說法。所以，從目前的地動儀復原工作來看，漢朝史料對地動儀的記載很可能是以訛傳訛的神話，或是有更深層次的權貴鬥爭背景，總之不是一份純粹而可靠的技術文件。

當然，雖然地動儀查無實據，但張衡自己是真實的歷史人物，在文學、哲學和科學方面的探索不可忽視。

所以，把張衡從技術史中請出來，歸入道德教育內容，也算是恰如其分的安排。

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