怎样才能复原《张衡传》中描述的地动仪？

恒在132年(杨家元年)用细铜铸造了地动仪。该仪器可以检测地震发生的哪个方面，有时甚至是非敏感地震。但是地震仪已经消失了一段时间。后汉张衡传没有画，只有叶凡的文字描述和其他文献。此后，许多人修复了张衡的地动仪，但至今没有成功。有些人说小学课本已经恢复了地震仪，但不幸的是它们是不能测量地震的“模型”。也是从那时起，世界一直在争论张衡的地动仪，否定之声无处不在。首先，它否认复制地动仪，然后它否认张衡的地动仪，最后它否认中国的科学技术史。

我们怎样才能恢复像《张衡传》中描述的那种能够测量地震的地震仪，这与当时的科技水平是一致的。经过几十年的研究、实验和探索，作者终于修复了张衡的地动仪。该总体设计能够达到叶凡在《张衡传》中所描述的工作状态，符合当时的技术水平。

一、都珠结构

张衡地动仪的支柱是核心部件。只有搞清楚柱子的结构，我们才能理解地震仪的工作原理。地震仪结构如下图所示:

独珠结构:下部是一个带有凹槽的柱状支点。独珠的球形支撑点放置在凹槽中。独珠的下部是一个钟形的钟摆，重量很重，以确保重心低于支撑点。与钟摆刚性连接的是一根圆柱杆，它的底部较厚，向上逐渐变细。首都柱的上部有“八车道”，即“八车道并排”。顶部是一个放置小球的小平台。小球通过地震仪盖中心球槽放置，每根柱子的顶部作为小球的支点。地震第一次发生时，地震仪的钟摆会因惯性而静止，但地震波会推动柱支点移动，进而推动柱支点和整个柱移动。如果球失去支撑，放在顶部的球将落入球道。球将滚下“道路”，并击中龙门(口)。铜球将落入蟾蜍口中，表明地震的情况。

二、历史科学基础

西汉(公元前179-118年)大作家司马相如在《美人赋》中写道“金香香”。西汉(公元前50年-公元23年)历史学家刘欣的《西京杂记》记载，汉武帝时，长安城内一位名叫丁宣(公元前140年-公元前80年)的巧匠制作了当时已失传的“被子里的香炉”。香炉的特点是将香料放入香炉中，点燃后，将香炉放在床上并*滚动，这样香炉中的香料就不会溢出。这个香炉直到1963年才为人所知，当时考古学家在Xi安沙坡村的废墟中发现了几个“金属香球”。1987年，“金银香包”在法门寺被发现，并在最终知道器具的正确名称之前与账单上的名称相对应。“被子里的香炉”有一个普遍的结构，在张衡发明地动仪之前已经存在了几百年。“万能”立柱结构与“被子里的香炉”效果相同，并有所改进。因为当“被击中的香炉”的多轴结构旋转时，如果阻力不同，偏转方向可能会偏离，导致地震发生方向的指示不准确。将多轴支撑改为单点支撑可以解决这个问题，保证地震仪方向的正确性。同时，这种结构可以放大振幅，提高地震仪的灵敏度，使测量较小的地震成为可能。从支柱支点到下摆重心的距离与从支柱支点到支柱顶部的距离之比就是放大倍数。作者设计的地震仪将支点设在首都柱的下五分之一和中五分之一处，即放大率为4倍。非敏感地震在100公里处的最大震级为2.6级，振幅为0.4毫米。因此，地震仪柱顶部的振幅(位移)扩大到1.6毫米。地震仪柱顶部的半径设计为0.4毫米。放置在上面的球将不可避免地脱落。因此，非敏感地震被检测到。感觉到的地震幅度更大，更不用说测量了。

三、张衡地震仪的尺寸和总体结构

在张衡传，有人描述说“虽然伊龙派了机器，但那七首歌没有动，寻找它的方面就是地震发生的地方”。其中一个“方面”告诉我们地震仪是一个八面体雕像。与此同时，钟说，“一个成员直径八英尺，看起来像一个葡萄酒雕像……”。也就是说，地震仪是一个八面体图形，其中“构件直径为8英尺”，“构件直径”与“周长”相似，但它不是真正的周长，因为它是一个八面体，近似圆形，所以使用“构件直径”一词。据研究，张衡地动仪放置在平台上的房间宽度只有2.2米，如果“构件直径”与“周长”相似，直径大约为60厘米。该仪器放置在一个2.2米宽的房间内，不仅方便人员进出，而且符合皇家风格。因此，张衡地动仪的大小应该是每边1英尺(汉代统治者)。高约1米的八边形圆柱是什么形状？

在张衡之前，酒尊的样式很多，但乐器的外观首先应该尊重功能，与其他风格的酒尊相似，而不是独立于其他风格的新风格。因此，根据张衡地动仪的功能，作者认为张衡地动仪类似于四只山羊的雕像。只是地震仪是八面体，四面体是四面体。每边上部中间有一个开口向下的龙头，龙头口中有一个铜丸，但这个铜丸实际上是一个堵住缺口的门，顶部的铜丸可以直接敲下去，然后柱子顶部的铜丸落入蟾蜍口中；水龙头下面是一只张开嘴的蟾蜍，正抓着从上面掉下来的铜球。地震后，关闭人工龙门架，将蟾蜍口中的铜丸再次放入槽中，再次开始地震测量。地震仪最下面的部分是一个延伸的底座，上面有洞，用钉子等连接到地面上。以防止地震发生时地面和地面之间的位移，从而影响地震测量效果。