2018年10月的某一天，向來被明星八卦霸屏的熱搜榜上

赫然出現(xiàn)了一條令人吃驚的消息：

東漢科學(xué)家張衡和其發(fā)明的候風(fēng)地動(dòng)儀徹底從初中歷史課本中被移除。

此前的人教版教材中, 張衡一直被視為一位擁有非凡成就的古代科學(xué)和文藝巨匠。

他發(fā)明的地動(dòng)儀代表著古人智慧的結(jié)晶。

這早已成為了幾代中國(guó)人的集體記憶。

然而，在2017年秋天投入使用的統(tǒng)編本初中歷史教科書七年級(jí)上冊(cè)中，

關(guān)于張衡的內(nèi)容全部消失不見了。

那個(gè)刻在幾代中國(guó)人腦海中的地動(dòng)儀模型，開始淡出當(dāng)代青少年的視野。

中科院院士傅承義更直言不諱地說道：「房梁下吊塊肉都比那個(gè)模型強(qiáng)?！?/p>

難道說一直以來張衡的地動(dòng)儀只是一個(gè)巨大的謊言嗎？

這條熱搜新聞背后其實(shí)隱藏著一起令人諱莫如深的歷史懸案，

今天我們就來抽絲剝繭，探尋這背后的真相。

公元134年

公元134年，東漢順帝劉保陽嘉三年的一天，

位于都城洛陽的國(guó)家天文臺(tái)「靈臺(tái)」里，

一臺(tái)奇怪的機(jī)器，突然發(fā)出了「叮」的一聲。

機(jī)器上朝著西北方向的那條龍，吐下了含在口里的銅珠，

恰巧落在了下面張口等著的銅蟾蜍嘴里。

史書上對(duì)這臺(tái)機(jī)器的描述是：「外有八龍，首銜銅丸，下有蟾蜍，張口承之?！?/p>

整臺(tái)機(jī)器長(zhǎng)得像一個(gè)酒樽，直徑八尺，約有2.6米。

機(jī)器外圍一周被分成了八個(gè)區(qū)域，

分別對(duì)應(yīng)東、南、西、北、東南、西南、東北、西北八個(gè)方位，

每個(gè)方位上有一條口含銅球的龍頭。

每個(gè)龍頭的下面，還有一只蟾蜍。

機(jī)器的發(fā)明人名叫張衡，時(shí)任東漢太史令，靈臺(tái)的管理者。

張衡走上前去，撿起了銅珠，望向西北方，

年過5旬的他皺起了眉頭，他知道落下的銅珠意味著什么。

朝堂上，他堅(jiān)定地說道，「有地震了」

眾人面面相覷，有人甚至嗤笑了一聲。

沒人感覺到任何震動(dòng)的感覺。

然而三天后，隴西的信使快馬加鞭趕到都城洛陽報(bào)告說：

「隴西地震，二郡崩塌！」

京城上下，人們奔走相告：「張衡大人的那臺(tái)地動(dòng)儀，神了！」

張衡出生于公元78年，祖上是名門望族。

其祖父張堪曾經(jīng)擔(dān)任過蜀郡太守和漁陽太守 ，

一生為官清廉，民間有歌謠傳唱：「張君為政，樂不可支。」

然而，隨著張堪病故，張家家道中落，所以張衡從小過著清貧的生活。

但遺產(chǎn)不只是金錢，還有更珍貴的血脈和素養(yǎng)。

跟爺爺一樣，張衡天資聰穎，勤奮好學(xué)。

10歲飽讀詩書。

17歲游歷名都大邑，求師問業(yè)。

18歲寫成了第一篇文學(xué)作品《溫泉賦》。

23歲時(shí)，受聘于南陽郡太守鮑德門下當(dāng)主薄。

此后他花了十年功夫，寫成了著名的《二京賦》(即，西京賦》、《東京賦》)，

諷刺了上到王侯下到小吏，無不過度奢侈的不良社會(huì)風(fēng)氣，

同時(shí)也淋漓盡致地描繪出名都故城的盛大場(chǎng)面，將漢賦推向歷史高峰。

東漢安帝永初四年，公元110年，張衡由鮑德舉薦，進(jìn)京為官。

公元115年，調(diào)升太史令，主管觀測(cè)天象、編訂歷法、記錄地震等工作。

此后張衡潛心鉆研算學(xué)、天文、地理和機(jī)械制造。

公元117年，張衡用精銅制成了渾天儀。

張衡的宇宙天體觀是「渾天說」，認(rèn)為宇宙是「渾天如雞子」，

天和地的關(guān)系就象蛋殼包蛋黃一樣，天外地內(nèi)。

《晉書·天文志》中對(duì)張衡所制造的渾天儀有詳細(xì)的記載。

主體是一個(gè)大銅球，和現(xiàn)在的天球儀類似。

球上畫了張衡所定的星座、赤道、黃道。

黃道上則繪出二十四節(jié)氣。

在銅球相當(dāng)于南、北極的地方，有一根可以旋轉(zhuǎn)的軸。

依靠水力發(fā)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)銅球，就可以演示星星的東升西落。

此后，張衡把他對(duì)天體的觀察和研究匯總成了天文學(xué)著作《靈憲》一書，

書中精準(zhǔn)解釋了月亮發(fā)光、日食、月食等天文現(xiàn)象的成因。

數(shù)學(xué)方面 ，張衡著有《算罔論》，

用圓的外切正方形周長(zhǎng)來計(jì)算圓的周長(zhǎng)，

算出的圓周率介于3.1466和3.1622之間。

可奇怪的是，在張衡的年譜里，公元128年到公元132年期間，

他除了寫了點(diǎn)詩詞歌賦之外，幾乎沒有其他的科學(xué)研究。

后世推測(cè)，這4年時(shí)間里，張衡是在潛心研究地動(dòng)儀的發(fā)明。

終于，公元132年的一天，人類歷史上第一臺(tái)感應(yīng)地震發(fā)生方位的儀器橫空出世。

這臺(tái)儀器在靈臺(tái)靜靜地躺了2年。

直到公元134年12月13日，聲名大噪。

那次隴西地震，震中在天水一帶，距離都城洛陽有一千多里。

《后漢書》對(duì)張衡地動(dòng)儀的評(píng)價(jià)是八個(gè)字「驗(yàn)之以事，合契若神」。

如果記載屬實(shí)，那么這臺(tái)地動(dòng)儀的靈敏度可以說是驚人的。

想象一下，如果當(dāng)時(shí)全球聯(lián)網(wǎng)了，那這則新聞估計(jì)要轟動(dòng)世界了，

畢竟這玩意兒實(shí)在是太超前了。

要知道，西方第一臺(tái)地震儀，是意大利人路吉.帕米里（Luigi Palmieri）

在1856年造出來的，而張衡的地動(dòng)儀，比他早了整整1700多年。

榮譽(yù)

1880年，世界上第一個(gè)地震學(xué)會(huì)「日本地震學(xué)會(huì)」成立了，

會(huì)長(zhǎng)是曾經(jīng)留學(xué)美國(guó)的日本人服部一三。

因?yàn)槿毡臼堑卣鸲喟l(fā)國(guó)，服部一三從小便心系地震問題。

1875年，這位懂漢字的日本年輕人繪制了張衡地動(dòng)儀的外形，

并用漢字在圖畫的四周抄下了《后漢書.張衡傳》中的關(guān)于地動(dòng)儀的196個(gè)字。

「日本地震學(xué)會(huì)」的副會(huì)長(zhǎng)是英國(guó)工程學(xué)教授約翰.米爾恩（John Milne）。

1876年，約翰.米爾恩受東京帝國(guó)工程學(xué)院的邀請(qǐng)，擔(dān)任地質(zhì)學(xué)和礦物學(xué)教授。

可他剛到東京第一天，就遭遇了地震。

在度過了驚魂一刻后，他拿起相機(jī)拍下了人類歷史上最早的一組地震現(xiàn)場(chǎng)照片。

隨后在日本又經(jīng)歷的幾次地震，讓米爾恩對(duì)地震警報(bào)產(chǎn)生了濃厚的興趣。

米爾恩與服部一三一拍即合，兩人共同在學(xué)會(huì)中研究起了一千多年前張衡的發(fā)明。

米爾恩認(rèn)為張衡地動(dòng)儀是一種只對(duì)地震波有感應(yīng)的驗(yàn)震器（Seismoscope）。

《后漢書》中說「中有都柱，傍行八道，施關(guān)發(fā)機(jī)?！?/p>

米爾恩猜想，這「都柱」應(yīng)該是地動(dòng)儀內(nèi)部懸掛著的一個(gè)沉重柱體。

柱體只對(duì)水平方面的振動(dòng)有反應(yīng)，因此具有不怕非地震干擾的特殊本領(lǐng)。

因?yàn)榉堑卣鸬母蓴_運(yùn)動(dòng)，比如人走車行、碎石爆炸等等，

產(chǎn)生的波動(dòng)都是與地面垂直方向的顫動(dòng)。

懸掛物不會(huì)出現(xiàn)任何反應(yīng)。

而地震波卻是以水平方向的晃動(dòng)、搖蕩為主的，

懸掛的都柱會(huì)因?yàn)閼T性而繼續(xù)維系靜止?fàn)顟B(tài)，

于是都柱與地動(dòng)儀的底部框架之間就會(huì)出現(xiàn)相對(duì)的微小位移，從而觸發(fā)機(jī)關(guān)。

幾年后，米爾恩照著自己的構(gòu)想，搭配服部一三復(fù)原的外形，

試探性地復(fù)原了一個(gè)地動(dòng)儀出來。

1895年，在不停地研究和改進(jìn)之后，

米爾恩發(fā)明出了「現(xiàn)代水平擺地震儀」，

不僅實(shí)現(xiàn)了張衡地動(dòng)儀的驗(yàn)震功能，

還可以記錄地震的時(shí)間、方位、地震波形、強(qiáng)度等詳細(xì)數(shù)據(jù)。

1896年米爾恩回到英國(guó)，將他發(fā)明的地震儀安裝于62個(gè)英聯(lián)邦國(guó)家，

并編制了全球地震報(bào)告，一舉成為了現(xiàn)代地震學(xué)的奠基人。

而他也毫不吝嗇地在自己的著作《地震和地球的其它運(yùn)動(dòng)》（Earthquakes and Other Earth Movements）中，

說自己是受張衡地動(dòng)儀「中有都柱」的啟發(fā)，做了大量的模仿試驗(yàn)才成功的，

更是盛贊張衡是「銜接現(xiàn)代地震理論和經(jīng)典物理學(xué)的重要一環(huán)」。

時(shí)間轉(zhuǎn)眼來到了20世紀(jì)中葉。

1952年中國(guó)《人民畫報(bào)》刊登了一篇文章，

用一整個(gè)版面，圖文并茂地詳細(xì)介紹了地動(dòng)儀的結(jié)構(gòu)和原理。

這張照片也成了家喻戶曉的地動(dòng)儀的經(jīng)典形象。

次年，中國(guó)郵電部發(fā)行了《偉大的祖國(guó) -- 古代發(fā)明》系列郵票，地動(dòng)儀被印于郵票之上。

隨后，教育部也將地動(dòng)儀編入中小學(xué)教材。

至今為止，地動(dòng)儀還是中國(guó)地震局的標(biāo)志。

不僅如此，地動(dòng)儀的復(fù)制品還多次作為中外文化交流的重要載體，

在世界各地展出，甚至以國(guó)禮的形式贈(zèng)送給他國(guó)。

它被視作人類文明的象征，擺在聯(lián)合國(guó)世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織總部，

和它并排展出的是美國(guó)宇航員從月球帶回的巖石。

在那個(gè)百?gòu)U待興的年代，地動(dòng)儀代表的是中華文明的源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，

撐起的是一代國(guó)人的底氣與驕傲。

然而，與榮譽(yù)如影隨形的，還有質(zhì)疑聲。

質(zhì)疑

1988年，地動(dòng)儀在日本奈良展出，偌大的展廳內(nèi)，

這架高2.2米，直徑1.6米的龐然大物矗立在中央，周圍擠滿了前來參觀的日本民眾。

講解途中，中方解說員被要求演示一下地動(dòng)儀的靈敏性，尷尬的一幕出現(xiàn)了。

鼓搗了半天，八只龍首口中的銅丸紋絲不動(dòng)。

最后，沒辦法講解員只能手持木棍捅了一下，龍口中的銅丸這才掉落下來。

銅丸與蟾蜍碰觸的聲響回蕩在展廳內(nèi)，

各國(guó)學(xué)界對(duì)地動(dòng)儀的懷疑之聲也愈演愈烈。

其實(shí)早在那次展出之前，60年代末開始，

日本、美國(guó)、荷蘭、奧地利等國(guó)的地震學(xué)界就發(fā)表了一系列措辭嚴(yán)厲的論文，

質(zhì)疑中國(guó)復(fù)原的張衡地動(dòng)儀。

美國(guó)地震學(xué)家博爾特院士（Bruce Alan Bolt）毫不客氣地說：

「中國(guó)目前最流行的地動(dòng)儀模型，工作原理模糊，簡(jiǎn)陋粗糙，

對(duì)地震的反應(yīng)低于居民自身的敏感，其作用應(yīng)予以質(zhì)疑，

而且利用銅丸的掉落方向來確定震中也是不準(zhǔn)確的」。

前面我們提到的米爾恩的著作《地震和地球的其它運(yùn)動(dòng)》

（Earthquakes and Other Earth Movements）

一直被視為現(xiàn)代地震學(xué)的開山之作。

這本書至少被再版過9次，但是從第5版起，

里面關(guān)于張衡的內(nèi)容就全部被刪減了。

事實(shí)上，一直以來絕大部分國(guó)人對(duì)地動(dòng)儀都存在著深深的誤解。

首先，張衡的候風(fēng)地動(dòng)儀絕不是預(yù)測(cè)地震的儀器，

它的真實(shí)作用是監(jiān)測(cè)地震。

只不過在那個(gè)靠驛卒傳信的年代，

地動(dòng)儀能讓京都迅速知道地震的發(fā)生，

在古人眼中，這和預(yù)測(cè)也沒什么差別了。

其次，很多人都以為中國(guó)國(guó)家博物館陳列的地動(dòng)儀是張衡的原作。

除了專業(yè)學(xué)者，幾乎沒有人知道張衡在東漢末年制作的這一科學(xué)儀器，至今還沒有出土文物。

最早在國(guó)內(nèi)介紹地動(dòng)儀結(jié)構(gòu)和原理的《人民畫報(bào)》的那篇文章中，

其實(shí)有這樣一段原話的：

「可惜張衡這一重要發(fā)明早就失傳了，

隋朝科學(xué)家臨孝恭尚寫有一部《地震銅儀經(jīng)》，也未能傳流下來。」

文章的最后還特意提到：

「這里介紹的這個(gè)模型，是我們?cè)?951年設(shè)計(jì)完成的，

主要是根據(jù)《后漢書·張衡傳》的記載，及考古材料而復(fù)制的?！?/p>

不過隨著時(shí)間的推移，當(dāng)年《人民畫報(bào)》中的這段話，

不知為何被此后修訂版的教科書略去了。

這個(gè)經(jīng)典的地動(dòng)儀模型的設(shè)計(jì)者名叫王振鐸，

曾任中央文化部文物局博物館處處長(zhǎng)。

1949年，新中國(guó)成立后不久，王振鐸接到了一項(xiàng)特殊任務(wù)：

復(fù)原一批代表古代文明的器物，作陳列、宣傳之用，其中就包括候風(fēng)地動(dòng)儀。

王振鐸從《后漢書.張衡傳》里「中有都柱」的記載中獲得了靈感，

采用「直立桿」原理復(fù)原了地動(dòng)儀。

簡(jiǎn)單來說就是在地動(dòng)儀內(nèi)部豎一根又細(xì)又長(zhǎng)的立柱，

地震發(fā)生時(shí)，立柱會(huì)在微弱的地動(dòng)作用下失穩(wěn)而發(fā)生傾倒，

擊中龍首機(jī)關(guān)，龍口張開，吐出銅丸。

但直立桿原理卻無法說服一眾地震學(xué)者們。

1972年，日本學(xué)者關(guān)野雄在他的一篇論文中指出，立柱驗(yàn)震是不可能的。

因?yàn)槿绻胍屢桓⒅撵`敏度比人的感震靈敏度還高，

那么運(yùn)用力學(xué)原理算出的立柱高度要接近1.89米，直徑得細(xì)至1.5毫米。

這么細(xì)而高的立柱是絕對(duì)站不住的。

1983年，荷蘭人斯萊斯維克（André Wegener Sleeswyk）、

美國(guó)人賽維（N. Sivin）也提出王氏模型不能成立。

立柱在受到地震作用時(shí)，并不會(huì)100%的傾倒向震源方位，

而是會(huì)各方向亂倒，根本不能用來判斷震源位置。

不僅是外國(guó)人，中國(guó)學(xué)者也在給王振鐸潑冷水。

1976年，王振鐸的老朋友、地球物理學(xué)家、中科院院士傅承義，

當(dāng)著王振鐸的面說出了那句傷害性不大但侮辱性極強(qiáng)的話：

「房梁下吊塊肉都比你那個(gè)模型強(qiáng)！」

有關(guān)地動(dòng)儀的爭(zhēng)議聲達(dá)到了鼎沸，甚至擴(kuò)散到了對(duì)張衡的懷疑，

認(rèn)為所謂的候風(fēng)地動(dòng)儀不過是后人的杜撰罷了。

奧地利學(xué)者雷立柏（Leopold Leeb），

在他的《張衡：科學(xué)與宗教》一書中寫道：

「對(duì)張衡地動(dòng)儀的迷戀正是華夏科學(xué)停滯特點(diǎn)的典型表現(xiàn)」，

「《后漢書》的記載也不一定是可靠的」。

不過插個(gè)題外話，雷立柏主修的是哲學(xué)和神學(xué)，

寫的書也大多是關(guān)于宗教的，不知道什么時(shí)候起，

雷立柏對(duì)地動(dòng)儀產(chǎn)生了興趣。

那么張衡的候風(fēng)地動(dòng)儀在歷史上真的存在過嗎？

如果存在過，又為什么會(huì)失傳了呢？

我們把時(shí)間重新推回到1800年前，看看當(dāng)時(shí)究竟發(fā)生了什么。

張衡的「妖言」

張衡所生活的東漢時(shí)期是中國(guó)歷史上宦官最為猖獗的時(shí)期之一。

公元125年，無能的漢安帝劉祜hù駕崩。

安帝劉祜只有一個(gè)獨(dú)子劉保，按理說安帝死后，劉保繼承皇位是沒有懸念的。

可歷史偏偏出人意料。

劉保并非漢安帝所愛的閻皇后所出，其生母只是一個(gè)普通的宮女李氏。

早在安帝駕崩前，閻皇后就找了個(gè)由頭，廢了劉保太子之位，貶為濟(jì)陰王。

安帝駕崩后，閻皇后為了能長(zhǎng)期專權(quán)，扶北鄉(xiāng)侯劉懿繼位。

只可惜天有不測(cè)風(fēng)云，劉懿登基不到半年就病死了。

在這個(gè)節(jié)骨眼上，以孫程為首的十九名宦官連夜發(fā)動(dòng)政變，

擁立廢太子劉保繼位稱帝，史稱漢順帝。

這一年是公元126年。

此后，宦官集團(tuán)的勢(shì)力，愈發(fā)強(qiáng)大了。

不僅如此，兩漢時(shí)期，自然災(zāi)害頻發(fā)。

百姓在水災(zāi)、旱災(zāi)、蝗災(zāi)、冰雹、地震等災(zāi)難中，艱難度日。

翻開史書，我們看到的是「郡國(guó)十八地震」、「二十八大風(fēng)雨雹」、

「萬民饑流」、「民相食」等令人絕望的字眼。

張衡見過地震肆虐后的斷壁殘?jiān)?，見過被崩塌的山石掩埋的村莊，

見過廢墟中奄奄一息的佃戶和村民，這也許就是他設(shè)計(jì)地動(dòng)儀的初衷吧。

可他的科學(xué)實(shí)踐雖然超越了時(shí)代，但思想認(rèn)知依然被迫順從了迷信。

公元133年，張衡將《陽嘉二年京師地震對(duì)策》一文上呈漢順帝，

他試圖借地震之機(jī)，改善朝綱。

文中，張衡說：「妖星見于上，震裂著于下，天誡詳矣，可為寒心?！?/p>

不管是天災(zāi)還是地震，都是上天給予的儆戒，修德政，可轉(zhuǎn)禍為福。

他本想鏟除奸佞報(bào)效君王，卻沒想到滿腹忠心反辦了錯(cuò)事。

這紙《京師地震對(duì)策》開啟了中國(guó)因地震而查處高官的歷史先河，

且愈演愈烈，直到東漢滅亡。

借地震之事，誅異己者成了順帝時(shí)期的朝廷潛規(guī)則。

龐參、王龔gōng等輔弼良臣皆在這場(chǎng)政治游戲中被罷免。

公元134年的那次銅龍吐珠后，漢順帝召見張衡，在大殿上問他：

「愛卿覺得誰是那觸怒上蒼之人？這次朕該罷黜誰呢？」

張衡看著周圍宦官們近乎吃人的眼神，終究沒敢挺直腰板說出實(shí)情。

但宦官們并沒有就此放過張衡。

自那之后，一鳴驚人的地動(dòng)儀成為了一顆犯了眾怒且「懼其毀已」的煞星，

張衡也因「妖言」過多成了眾矢之的。

宦官們不斷對(duì)順帝進(jìn)讒言，公元136年初，

張衡被貶到了荒無人煙的河間(今河北省滄州)，

調(diào)任河間王劉政的國(guó)相，

那里也是幾百年后流放林沖的地方，其悲涼可見一斑。

離京前，年近60的張衡最后回望了一眼凜冽寒風(fēng)中的洛陽城，

天地不仁，以萬物為芻狗；圣人不仁，以百姓為芻狗。

張衡晚年的文學(xué)作品《怨篇》、《四愁詩》、《冢賦》、《歸田賦》等等，

盡是他悲不堪言的筆述。

此后的公元137年5月至7月、138年2至6月和139年4月，

東漢又發(fā)生過多次地震，

但史料中卻不再有地動(dòng)儀工作的記錄。

地動(dòng)儀隨著張衡被排擠，重視程度一落千丈，最終被徹底摒棄了。

公元139年，垂暮之年的張衡思鄉(xiāng)心切，

于是上書給順帝「乞骸骨」，自請(qǐng)退職，乞求骸骨得以歸葬故鄉(xiāng)。

順帝應(yīng)允，張衡官職被降為尚書。

他有沒有應(yīng)征，史料并沒有詳細(xì)記載。

我們只知道，同年，張衡溘Kè然長(zhǎng)逝。

東漢末年，天下大亂。

軍閥董卓趁機(jī)攻入洛陽，到處燒殺搶掠，焚燒宮室。

到了公元190年，繁華的帝都洛陽，被董卓一把大火燒毀。

漢獻(xiàn)帝劉協(xié)和洛陽周邊幾百萬居民被驅(qū)趕進(jìn)入關(guān)中，一路傷亡無數(shù)。

史稱「舊京空虛，數(shù)百里中無煙火?！?/p>

東漢成了無根漂泊的孤魂野鬼，

兩百年來的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心就此成為瓦礫場(chǎng)。

靈臺(tái)自然也難逃厄運(yùn)，最終在烈火中付之一炬，此后地動(dòng)儀再無蹤跡。

穿越時(shí)空的致敬

滄海桑田，歲月如梭。

2004年，中國(guó)科學(xué)院教授、地震學(xué)研究者馮銳站在靈臺(tái)遺址中，

他環(huán)顧四周，當(dāng)年放置地動(dòng)儀的房間早已空空如也，

墻壁上還殘存著大火焚燒的痕跡。

相隔1800年，馮銳試圖聆聽彼時(shí)銅珠掉落的聲音。

2003年，馮銳接受了河南博物院的邀請(qǐng)，

參與到了張衡地動(dòng)儀的重新復(fù)原項(xiàng)目當(dāng)中。

上個(gè)世紀(jì)80年代，

馮銳曾在美國(guó)伯克利加州大學(xué)地質(zhì)地球物理系作過訪問學(xué)者，

他當(dāng)時(shí)的系主任正是美國(guó)地震學(xué)家博爾特院士（Bruce Alan Bolt）。

一天博爾特半開玩笑地問馮銳說，「中國(guó)人是不是很能喝酒??？」

馮銳說，「那當(dāng)然了，李白斗酒詩百篇嘛！」

博爾特大笑說「無怪你們的地動(dòng)儀也像個(gè)酒桶?！?/p>

在博爾特所著的《地震學(xué)入門》（An Introduction to the Theory of Seismology）一書中，

張衡被畫成了一個(gè)頗似酒鬼叫花子的形象。

這幅畫一直是馮銳心中的一根刺。

馮銳的課題小組在翻閱史料的過程中發(fā)現(xiàn)，

古人對(duì)地震的記載，經(jīng)常用「搖」這個(gè)字。

漢順帝的詔書就曾用「地?fù)u京師」來形容地震時(shí)的情形。

搖擺、搖擺，馮銳由此聯(lián)想到了現(xiàn)代地震儀的「懸垂擺理論」，

猜測(cè)張衡地動(dòng)儀內(nèi)部的都柱應(yīng)該是「懸垂擺」而不是「直立桿」。

「懸垂擺理論」正是前面我們提到的地震學(xué)之父約翰.米爾恩在1880年創(chuàng)立的。

一個(gè)簡(jiǎn)易的懸垂擺模型只需要兩個(gè)組成部分：

一枚懸掛的重物，還有懸掛重物的水平。

如果在重物的末端固定一根鉛筆，鉛筆下面放一張白紙，

再模擬地震時(shí)的水平運(yùn)動(dòng)，

我們就可以看到鉛筆在白紙上不斷地記錄著地震的震動(dòng)。

這其中的奧秘就是我們前面解釋過的慣性原理。

據(jù)此，馮銳的課題小組向中科院提交了他們的地動(dòng)儀復(fù)原設(shè)計(jì)初稿。

地動(dòng)儀內(nèi)部有一個(gè)掛在中間的粗壯懸擺 ，高與直徑的比約為6：1。

懸擺周圍有8組杠桿，對(duì)應(yīng)著8個(gè)不同的方位。

杠桿與龍口機(jī)關(guān)相連，懸擺擺動(dòng)，帶動(dòng)杠桿，觸發(fā)龍口機(jī)關(guān)，銅球掉落。

然而，這份看似完美的設(shè)計(jì)稿很快就被中科院自動(dòng)化研究所退了回來，

研究所明確告訴馮銳，設(shè)計(jì)稿無法實(shí)現(xiàn)。

原因是地震發(fā)生時(shí)，懸擺會(huì)像鐘擺一樣，

在地震發(fā)生的水平方向上左右擺動(dòng)，

那么它所測(cè)量的就是兩個(gè)方向之間的運(yùn)動(dòng)，

也會(huì)觸發(fā)兩個(gè)方向上的龍口機(jī)關(guān)，根本無法確定震源方位。

100多年前，米爾恩的解決方法是在多個(gè)地方放置地震儀，

形成一個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，通過多個(gè)地點(diǎn)提供的數(shù)據(jù)交叉驗(yàn)證，

來計(jì)算出地震的具體地點(diǎn)。

但是根據(jù)《后漢書》的記載，

張衡只用了一臺(tái)地動(dòng)儀就實(shí)現(xiàn)了對(duì)地震的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，

張衡是怎么做到的呢？

再次研究史料，「施關(guān)發(fā)機(jī)，機(jī)關(guān)巧制」的「關(guān)」字給了馮銳靈感。

「關(guān)」在古代是個(gè)多意字，有門栓的意思，也有通路交匯點(diǎn)的意思。

馮銳由此改進(jìn)了他們的設(shè)計(jì)方案，在懸擺下方增加了一個(gè)由懸擺控制的銅球。

重新設(shè)計(jì)的地動(dòng)儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為5個(gè)部分：

中央的懸擺對(duì)應(yīng)著史料記載的「中有都柱」；

懸擺下的銅球?qū)?yīng)著史料里的「關(guān)」字；

銅球被放置在8條向下傾斜的凹槽的匯集處，這是「傍Bàng行八道」；

凹槽和地動(dòng)儀外殼上的龍頭由8組杠桿連接，這是「機(jī)關(guān)巧制」的「機(jī)」；

外殼龍頭口中所含的銅丸對(duì)應(yīng)著史料中的「首銜銅丸」。

至此，歷史記載的「都柱」、「機(jī)」、「關(guān)」、「道」、「丸」，五個(gè)部件全部集齊。

地震水平波傳來時(shí)，懸擺由于慣性保持靜止，

但相對(duì)底部框架來講就產(chǎn)生了一個(gè)反方向的位移，銅球落入凹槽，觸發(fā)機(jī)關(guān)。

除此之外，馮銳還對(duì)地動(dòng)儀的外形進(jìn)行了改進(jìn)。

《后漢書》中形容地動(dòng)儀是「形似酒樽」，

但很多東漢出土的酒樽并非中間圓胖的桶狀的，

而是穹窿狀，類似一個(gè)鐘罩。

另外，在中國(guó)古代文化中，

獸體頭向內(nèi)而背向外是對(duì)皇權(quán)的大不敬，

所以馮銳還改動(dòng)了蟾蜍的方向，

讓蟾蜍的頭向外，后背緊貼在地動(dòng)儀外壁。

2005年3月馮銳的課題組交出了他們的答卷。

重新復(fù)原的張衡地動(dòng)儀模型，

經(jīng)過了長(zhǎng)達(dá)7天的強(qiáng)干擾實(shí)驗(yàn)，沒有一次誤觸發(fā)，完美通過檢測(cè)。

馮銳終于完成了他對(duì)張衡穿越時(shí)空的致敬。

故事如果到這兒就結(jié)束的話，

對(duì)張衡和他的候風(fēng)地動(dòng)儀來說似乎是一個(gè)美好的結(jié)局。

然而，2010年，「打假狂人」方舟子的一篇文章

再次把有關(guān)地動(dòng)儀的爭(zhēng)議推上了風(fēng)口浪尖。

再起波瀾

方舟子認(rèn)為馮氏地動(dòng)儀模型無法在現(xiàn)實(shí)生活中起到驗(yàn)震的作用，

它檢驗(yàn)的只是實(shí)驗(yàn)室里對(duì)真實(shí)地震的模擬。

模型建成以后，中國(guó)境內(nèi)發(fā)生過多次5級(jí)以上地震，

特別是2008年的汶川大地震，北京也有震感，

但并未沒聽說在北京展出的該模型有監(jiān)測(cè)到地震。

方舟子的這篇博文很快傳至海外，影響不斷擴(kuò)大。

除了方舟子，還有一部分人認(rèn)為馮銳所還原的地動(dòng)儀

實(shí)際上是參考了現(xiàn)代地動(dòng)儀的「懸垂擺理論」，

與中國(guó)古代史書描述并不相符。

《后漢書》中的「中有都柱」指的就應(yīng)該是「直立桿」而不是「懸垂擺」。

在漫天的質(zhì)疑聲中，教育部對(duì)初中歷史課本中

關(guān)于地動(dòng)儀的內(nèi)容進(jìn)行了刪減。

方舟子在他那篇題為《張衡的地動(dòng)儀管用嗎？》的文章末尾，

毫不留情地說道

「張衡的地動(dòng)儀很可能和今人復(fù)原的那些模型一樣，僅僅是個(gè)擺設(shè)?！?/p>

不過，對(duì)于老祖宗留下的這個(gè)撲朔迷離的黑科技，

我們始終沒有停下探索和復(fù)原它的腳步。

2013年，天文儀器專家、80歲的研究員胡寧生老先生

帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)挑戰(zhàn)一直以來被認(rèn)為不可能實(shí)現(xiàn)的立柱驗(yàn)震。

前面我們提到，1972年，日本學(xué)者關(guān)野雄通過計(jì)算得出，

想要立柱的驗(yàn)震靈敏度優(yōu)于人的震感靈敏度，

立柱的的高度要達(dá)到1. 89 米，但直徑只能有1. 5 毫米。

這么高而細(xì)的柱子是根本立不住的。

但胡寧生老先生說，關(guān)野雄犯了一個(gè)低級(jí)錯(cuò)誤，

高立柱的靈敏度應(yīng)該與其「著地面」的大小直接有關(guān)，

而不是與立柱的粗細(xì)有關(guān)。

我們完全可以給粗立柱配一個(gè)小著地面，

使這根粗立柱也能獲得一個(gè)高靈敏度。

為了證實(shí)這個(gè)結(jié)論，胡寧生老先生親手制作了一個(gè)新的地動(dòng)儀模型。

在一個(gè)直徑為1米的底座中央，

立一根高2米、直徑80毫米的鋁柱，并進(jìn)行了大量驗(yàn)震實(shí)驗(yàn)。

2020年，胡老先生將他的研究成果發(fā)表在了《中國(guó)科技史雜志》上，

只可惜并沒有引起太多的輿論關(guān)注。

2021年，鄭州大學(xué)物理學(xué)院李平林教授和工程師張曉宇

運(yùn)用「聽罌」原理重新設(shè)計(jì)了地動(dòng)儀的復(fù)原模型，

顛覆了此前學(xué)者們對(duì)地動(dòng)儀原理的認(rèn)知。

不久前，我們與工程師張曉宇取得了聯(lián)系，

并拿到了他們最新撰寫的研究論文。

所謂「罌」在古代指的是圓形陶器。

《墨子. 備穴》中就有「伏罌而聽之」的記載。

古人打仗時(shí)，為防止敵軍從城外挖地道進(jìn)來攻擊，

會(huì)在城內(nèi)每隔一段距離挖一口井，

井里埋一個(gè)大腹小口的壇子，也就是罌。

罌口用薄牛皮密封，讓聽力好的人伏在罌上進(jìn)行偵聽，

就能知道敵軍是否在挖地道，這就是「聽罌」。

聽罌能監(jiān)測(cè)到城外敵方挖地道時(shí)產(chǎn)生的微弱動(dòng)靜。

根據(jù)這個(gè)原理，李平林教授和團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，

張衡地動(dòng)儀其實(shí)是被固定在地面之上的，

地面下埋著用來接收地震波的鼓形聽罌，這才是地動(dòng)儀的關(guān)鍵部件。

鼓型聽罌一端埋在土中，另一端包覆皮革，

皮革在接收地震波后會(huì)產(chǎn)生共振，相當(dāng)于共振膜。

與以往學(xué)者的結(jié)論大相徑庭的是，李平林教授認(rèn)為，

地動(dòng)儀內(nèi)部的都柱是固定不動(dòng)的。

都柱的末端埋入地下，上端安裝有8個(gè)方向的杠桿機(jī)關(guān)。

機(jī)關(guān)一端連動(dòng)著龍口銅丸，另一端通過絲線與鼓形聽罌相連。

地震發(fā)生時(shí)，鼓型聽罌的皮革共振膜產(chǎn)生振動(dòng)，

該振動(dòng)通過絲線傳導(dǎo)給杠桿機(jī)關(guān)，銅丸落下。

為保證儀器的靈敏度，中央的都柱要粗壯，且不易彎曲與振動(dòng)。

有意思的是張曉宇工程師在考察洛陽靈臺(tái)遺址時(shí)，

發(fā)現(xiàn)遺址下存在一個(gè)「十字地宮」。

地震波的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，要想使鼓型聽罌的共振膜與地震波產(chǎn)生共振的話，

鼓的體積就需要非常大，而靈臺(tái)遺址下的空間，恰巧能容納大體積鼓型聽罌的。

總得來說，至今為止，關(guān)于地動(dòng)儀的爭(zhēng)議聲依然不絕于耳，

很多專業(yè)學(xué)者或是出于好奇，或是出于興趣，

依然沒有放棄對(duì)張衡地動(dòng)儀的探索。

但敢于把王振鐸版地動(dòng)儀模型從教科書中刪除，

恰恰體現(xiàn)了國(guó)人自信心的提升。

我們不需要用來撐面子的民族自豪感，

也早就應(yīng)該跨過了需要過分夸大一樣?xùn)|西來滿足民族自尊心的時(shí)代。

張衡地動(dòng)儀最大的意義在于它在愚昧迷信的年代，帶來了一絲科學(xué)的亮光。

正是這一絲亮光啟迪了后世一代又一代科學(xué)工作者，

也讓我們看到了一個(gè)少年躊躇滿志，

中年無奈向黑暗現(xiàn)實(shí)低頭，晚年郁郁而終的真實(shí)張衡。